Przedstawiciele Pohang University of Science and Technology zdawali sobie sprawę z możliwości drzemiących w tzw. perowskitach halogenkowo-cynowych. Dotychczas istniał jednak bardzo poważny problem, który wydawał się stać na drodze do popularyzacji tego materiału. Były nim ograniczenia w produkcji takich perowskitów oraz ich integracji z elektroniką z wykorzystaniem dostępnych metod i na odpowiednio dużą skalę.
Czytaj też: Ten tajemniczy materiał zrewolucjonizuje komputery kwantowe. Tak to można przechowywać informacje
Rzeczone materiały na bazie cyny cechują się specyficzną strukturą krystaliczną, co mimo potencjalnych trudności daje potencjał odnoszący się do realnej alternatywy dla zwykle stosowanych półprzewodników. Z tego względu naukowcy sondowali kwestię wytwarzania cienkowarstwowych tranzystorów z kanałem p, które mogą służyć do sterowania i wzmacniania przepływu nośników ładunku w elektronice.
Wspomniane problemy stanęły na drodze do pełnego sukcesu, lecz wkrótce może się to zmienić. Inżynierowie z Korei Południowej, jak piszą w Nature Electronics, zastosowali autorskie podejście do tematu. Ich metoda wykorzystuje termiczne odparowanie, a następnie zastosowanie chlorku ołowiu w formie inicjatora reakcji. Jak sugerują, wdrożona strategia powinna w przyszłości zaoferować możliwość wytwarzania wysokiej jakości warstw perowskitowych z cyną o zadowalającej gęstości otworów i odpowiedniej ruchliwości.
Półprzewodniki to materiały powszechnie stosowane w elektronice, ale naukowcy z Korei Południowej mają dla nich kuszącą alternatywę
Jak przebiega cały proces? Lotny chlorek zapoczątkowuje reakcje, które napędzają transformację osadzonych materiałów prekursorowych. Dzięki temu tworzą się jednolite, wysokiej jakości warstwy perowskitowe. Co więcej, gęstość dziur jest odpowiednia w odniesieniu do warstwy kanałów tranzystorowych. Osadzanie w stanie gazowym wykorzystujące halogenek cyny i chlorek ołowiu – jak pokazały obserwacje – prowadzi do powstawania wysokiej jakości warstw perowskitowych.
Zmierzona ruchliwość dziur wyniosła 33,8 cm2/Vs, natomiast stosunek prądu włączania/wyłączania – około 108. To wynik podobny, a w niektórych przypadkach nawet lepszy niż osiągane przez konwencjonalnie wytwarzane elementy. O ile wcześniejsze tranzystory perowskitowe były dalekie od poziomu komercjalizacji, tak tutaj rzeczywistość prezentuje się zupełnie inaczej. Dodajmy do tego wysoką stabilność, a zrozumiemy, dlaczego twórcy mówią o możliwość wykorzystywania na dużą skalę.
Czytaj też: Jak znany od tysięcy lat materiał może doprowadzić do rewolucji obliczeniowej?
Stosując je w diodach OLED, członkowie zespołu badawczego wykazali, iż nowe tranzystory sprawdzały się wyraźnie lepiej od tranzystorów tlenkowych opartych na tlenku indu, galu i cynku, które cieszą się zdecydowanie wyższą popularnością. Wyższa wydajność i obniżone zużycie energii to kwestie, które wydają się potencjalnymi czynnikami mogącymi zapewnić sukces tej technologii.