Onderzoek - ontwikkeling en innovatie

Nieuw proces maakt geordend halfgeleidermateriaal bij kamertemperatuur

Wetenschappers van de Universiteit Twente hebben een manier ontwikkeld om zeer geordend halfgeleidermateriaal bij kamertemperatuur te maken. Deze doorbraak zou de opto-elektronica efficiënter kunnen maken door de kristalstructuur te controleren en het aantal defecten op nanoschaal te verminderen.

Afbeelding: Universiteit Twente.

Het team concentreerde zich op zogenaamde metaalhalogenide-perovskieten, bekend om het vermogen om zonlicht efficiënt te absorberen, en gebruikt in bijvoorbeeld LED’s, halfgeleiders en zonnecellen. Het was een uitdaging om deze materialen met één enkele oriëntatie (anders uitgedrukt: met sterk geordende korrels) te maken. Tot op heden worden deze materialen vooral gebruikt in de niet-geordende polykristalvorm. Voor toepassingen zoals LED’s is echter een hoge mate van orde en een geringe defect-dichtheid nodig. Om die sterk geordende halfgeleiders te maken waren van oudsher hoge temperaturen nodig. Bij het nieuwe proces werkten de UT-onderzoekers op kamertemperatuur en bouwden ze het materiaal laag voor laag op met behulp van een gepulste laser.

“Het draait allemaal om het krijgen van de juiste structuur”, zegt Monica Morales-Masis (die het werk leidt in het kader van het ERC StG CREATE-project). Een perfect geordende structuur in het materiaal is essentieel voor het creëren van apparaten die efficiënt en betrouwbaar zijn.
Het resulterende materiaal is meer dan driehonderd dagen stabiel en heeft grote potentie voor toepassingen zoals zonnepanelen en geavanceerde elektronica. Deze innovatie helpt ons niet alleen bij het creëren van groenere, kosten effectievere technologieën, maar maakt ook de weg vrij voor nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen in materiaalonderzoek.

De juiste structuur krijgen
Junia Solomon Sathiaraj, promovenda bij de onderzoeksgroep Inorganic Material Science: “Halogenide-perovskieten zijn al opmerkelijke halfgeleiders en worden bijvoorbeeld gebruikt in zonnecellen. Maar meestal hebben we weinig controle over hoe het materiaal precies groeit, Dit betekent dat de moleculen in de materialen veel verschillende oriëntaties en structuren hebben. In principe verbetert ook de efficiëntie van het materiaal als we de kwaliteit ervan verhogen.”


Meer nieuws over Onderzoek - ontwikkeling en innovatie