科学家开发出具有光功能应用的廉价、无毒半导体材料

利用可见光的窄间隙半导体由于其多功能性而引起了人们的极大兴趣。

现在，日本科学家已经开发并表征了一种新的半导体材料，用于光刺激的工艺组件。这些发现首次提出了一种新的方法，可以减少廉价、无毒的锡基氧化物半导体的带隙，用于高效的光基应用。

半导体可以利用无处不在的可见光谱进行不同的技术应用，这将为物质世界带来福音。然而，这类半导体往往不便宜，而且往往是有毒的。现在，东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)和九州大学(Kyushu University)的一组材料科学家合作开发了一种更便宜、无毒的窄隙半导体材料，根据最近发表在《科学》(science)杂志上的一项研究，这种材料具有“基于光”或光功能应用的潜力化学材料欧洲杯足球竞彩．

含锡氧化物半导体比大多数半导体材料便宜，但它们的光功能应用受到宽光学带隙的限制。欧洲杯足球竞彩上述由东京工业大学化学系副教授Kazuhiko Maeda博士领导的科学家团队，开发了一种钙钛矿基半导体材料，这种材料不含有毒铅，可以吸收广泛的可见光(图1)。或有意将氢化物离子引入含锡半导体材料中。在这样做的过程中，他们成功地将能带隙从4ev减少到2ev，这是由于伴随氢化物离子掺杂的锡成分的化学还原。

科学家们还能够通过物理化学测量，精确地确定半导体材料中的一个关键锡还原反应。这种还原导致生成"锡孤电子对"其不同的电子态对材料的可见光吸收有显著的贡献。他们还把这种期望的性能归因于在材料中预先引入了氧缺陷。Maeda博士也是该研究的通讯作者，他强调了氧气缺陷的重要性，他解释道，“之前在BaSnO中引入了氧缺陷_3.由Y^３＋替换为Sn^4＋也是实现显著减少带隙必不可少的。”

为了证实所开发的半导体材料确实具有光功能，科学家们测试了半导体材料在光电极中的适用性。他们观察到，显影材料具有清晰的阳极光响应，达到预期的600纳米。

在谈到这项研究的影响时，九州大学工学院教授、该研究的另一位通讯作者林克郎博士说，“总的来说，这项研究在开发一种更便宜、无毒、窄光学带隙的含锡半导体材料方面实现了巨大飞跃，这种材料可用于太阳能电池、光催化和色素的实际应用。”

由于研究人员的努力，我们可以期待在多种应用的新型无铅可见光吸收材料的开发方面取得重大进展。欧洲杯足球竞彩

来源:https://www.titech.ac.jp/english/