加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)计算材料小组的研究人员发现了透明导电氧化物材料中光学透明度的基本限制。他们的发现将支持为依赖光电技术的设备(如发光二极管和太阳能电池)提高能效。
透明导电氧化物用作各种光电器件中的透明触点，例如光伏电池，发光二极管(LED)和LCD触摸屏。这些材料的独特之处在于它们可以在对可见光透明的同时导电。为了使光电器件能够发射或吸收光，重要的是器件顶部的电触点是光学透明的。不透明金属和大多数透明材料在这两种特性之间缺乏平衡，无法在这种技术中使用。
在应用物理快报上发表的一篇论文中，加州大学圣地亚哥分校的研究人员使用尖端的计算方法来研究二氧化锡(SnO 2)，这是一种广泛使用的导电氧化物。
据研究人员称，导电氧化物在透明度和导电性之间取得了理想的平衡，因为它们的宽带隙阻止了通过间隙激发电子吸收可见光。同时，掺杂剂原子在导带中提供额外的电子，从而实现导电性。然而，这些自由电子也可以通过被激发到更高的导带状态来吸收光。
“在这些材料中不会直接吸收可见光，因为下一个可用的电子能级太高。但我们发现更复杂的吸收机制，也包括晶格振动，可以非常强大，”博士后Hartwin Peelaers说。研究员和论文的第一作者。其他作者是现任密歇根大学的Emmanouil Kioupakis和UCSB材料部教授，研究组负责人Chris Van de Walle。
他们发现二氧化锡只能微弱地吸收可见光，从而让大部分光线透过，因此它仍然是一种有用的透明接触。在他们的研究中，当移动到其他波长区域时，SnO 2的透明度下降。对于电信中使用的红外光，紫外线吸收强5倍，强20倍。
“吸收的每一点光都会降低太阳能电池或LED的效率，”Chris Van de Walle说。“了解导致吸收的因素对于设计用于更高效设备的改进材料至关重要。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！