"מהנדסים במכון מסצ'וסטס של טכנולוגיה (MIT) דיווחו שהם יצרו את הסרטים האיכותיים הראשונים בסדרה חדשה של סמיקונדקטור חומרים. החוקר הראשי של המחקר, רפאל ג'רמילו, כינה את ההישג הזה "הלווייתן הלבן" שלו מכיוון שהוא רודף את ההישג הזה כבר שנים רבות, ואם ההיסטוריה תחזור על עצמה, זה עשוי להשפיע על מספר תחומים טכניים.
"
מהנדסים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) דיווחו שהם יצרו את הסרטים האיכותיים הראשונים בסדרה חדשה של סמיקונדקטור חומרים. החוקר הראשי של המחקר, רפאל ג'רמילו, כינה את ההישג הזה "הלווייתן הלבן" שלו מכיוון שהוא רודף את ההישג הזה כבר שנים רבות, ואם ההיסטוריה תחזור על עצמה, זה עשוי להשפיע על מספר תחומים טכניים.
היכולת ליצור סרטים דקים באיכות גבוהה של סדרות אחרות של מוליכים למחצה הביאה להופעת מחשבים, תאים סולאריים, מצלמות ראיית לילה וכו'.
ג'רמילו ציין שכאשר חומר חדש מוצג, פריצת הדרך המדעית החשובה ביותר יכולה להיות מושגת רק כאשר ניתן להשיג את החומר האיכותי ביותר. "מחקר חומרים באיכות נמוכה מוביל לעתים קרובות להכחשות שווא של העניין המדעי והפוטנציאל הטכנולוגי שלהם."
בנוסף, הוא אמר שניתן להשתמש במשפחת המוליכים למחצה החדשה הזו, מה שנקרא כלקוגניד פרוסקיטים, בתאים סולאריים ובתאורה. עם זאת, הוא ציין שההיסטוריה של מחקר מוליכים למחצה מראה שמשפחות מוליכים למחצה חדשות מושקות בדרך כלל בדרכים בלתי צפויות.
מכיוון שלחומר החדש יש יכולות יציבות במיוחד והוא עשוי מאלמנטים זולים ולא רעילים, ג'רמילו מתלהב מהפוטנציאל שלו. מדווח כי הסרט שיצר הצוות של ג'רמילו מורכב מבריום, זירקוניום וגופרית. יש לו מבנה גבישי ספציפי, שהוא פרוקסיד תרכובת פליז טיפוסית. "אתה יכול לעשות שינויים על ידי שינוי המרכיבים. לכן, זו באמת משפחה של חומרים, לא רק חד-פעמיים", אמר ג'רמילו.
עבודה זו פורסמה ב-Advanced Functional Materials ב-3 בנובמבר 2021. מחבריו של ג'רמילו כוללים את אידה סדגי, פוסט-דוקטורט במחלקה למדע והנדסת חומרים (DMSE) והמחבר הראשון של המאמר, קווין יה, מייקל שו ויפיי לי, סטודנטים לתארים מתקדמים של DMSE, וג'יימס מ. לבו, פרופסור חבר של ג'ון צ'יפמן במחלקה למדע והנדסת חומרים ב-MIT.
מובן שג'רמילו ועמיתיו משתמשים בטכניקה הנקראת אפיטקסיית קרן מולקולרית (MBE) כדי לגדל את הסרטים הדקים האיכותיים שלהם. טכנולוגיה זו מאפשרת שליטה ברמה האטומית בצמיחת גבישים, אך הדבר קשה לביצוע ואינו מבטיח את הצלחת החומר החדש. ג'רמילו ציין שלמרות זאת, ההיסטוריה של טכנולוגיית המוליכים למחצה מראה את הערך של פיתוח MBE, "זו הסיבה ששווה לנסות."
כפי ששמו מרמז, MBE בעצם מכוון קרן מולקולרית לסידור מסוים של אטומים על פני השטח. סידור אטומים זה מספק תבנית למולקולות שנפלטות ומאפשר להן לצמוח עליה. "זו הסיבה שצמיחה אפיטקסיאלית יכולה לספק לך את הסרטים האיכותיים ביותר. החומרים האלה יודעים לגדול", אמר ג'רמילו.
גורם נוסף החמיר עוד יותר את הקושי של עבודה זו. ג'רמילו ציין שייצור של כימיקלים מסוג זה הוא קשה מאוד, הם יריחו ויהפכו את הציוד לדביק. MBE צריך להתבצע בתא ואקום, אבל ג'רמילו נזכר שהם לא הוכנסו לתא ואקום באותו זמן.
Hideo Hosono, פרופסור במכון הטכנולוגי של טוקיו שלא היה מעורב במחקר, אמר: "הסרט (שיוצרו על ידי Jaramillo וחב') מציג תמונה חלקה במראה. זו התוצאה של המשטח השטוח מבחינה אטומית והאיכות טובה מאוד. אנחנו יכולים לחזות, מימוש ייצור ציוד כמו תאים סולאריים ונורות לד ירוקות יהיה היעד הבא."
נכון לעכשיו, הקבוצה של ג'רמילו מתמקדת בשני תחומים: חקר נושאים בסיסיים כדי לקבל הבנה טובה יותר של חומרים, ושילובם בתאים סולאריים.
למרות שה-halide perovskite אינו המוקד היחיד של ג'רמילו במעבדת MIT. "אבל זה בהחלט הפרויקט שאנחנו הכי גאים בו כי זה לקח את מירב המאמץ והסיפוקים המעוכבים ביותר", אמר ג'רמילו.
מהנדסים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) דיווחו שהם יצרו את הסרטים האיכותיים הראשונים בסדרה חדשה של חומרים מוליכים למחצה. החוקר הראשי של המחקר, רפאל ג'רמילו, כינה את ההישג הזה "הלווייתן הלבן" שלו מכיוון שהוא רודף את ההישג הזה כבר שנים רבות, ואם ההיסטוריה תחזור על עצמה, זה עשוי להשפיע על מספר תחומים טכניים.
היכולת ליצור סרטים דקים באיכות גבוהה של סדרות אחרות של מוליכים למחצה הביאה להופעת מחשבים, תאים סולאריים, מצלמות ראיית לילה וכו'.
ג'רמילו ציין שכאשר חומר חדש מוצג, פריצת הדרך המדעית החשובה ביותר יכולה להיות מושגת רק כאשר ניתן להשיג את החומר האיכותי ביותר. "מחקר חומרים באיכות נמוכה מוביל לעתים קרובות להכחשות שווא של העניין המדעי והפוטנציאל הטכנולוגי שלהם."
בנוסף, הוא אמר שניתן להשתמש במשפחת המוליכים למחצה החדשה הזו, מה שנקרא כלקוגניד פרוסקיטים, בתאים סולאריים ובתאורה. עם זאת, הוא ציין שההיסטוריה של מחקר מוליכים למחצה מראה שמשפחות מוליכים למחצה חדשות מושקות בדרך כלל בדרכים בלתי צפויות.
מכיוון שלחומר החדש יש יכולות יציבות במיוחד והוא עשוי מאלמנטים זולים ולא רעילים, ג'רמילו מתלהב מהפוטנציאל שלו. מדווח כי הסרט שיצר הצוות של ג'רמילו מורכב מבריום, זירקוניום וגופרית. יש לו מבנה גבישי ספציפי, שהוא פרוקסיד תרכובת פליז טיפוסית. "אתה יכול לעשות שינויים על ידי שינוי המרכיבים. לכן, זו באמת משפחה של חומרים, לא רק חד-פעמיים", אמר ג'רמילו.
עבודה זו פורסמה ב-Advanced Functional Materials ב-3 בנובמבר 2021. מחבריו של ג'רמילו כוללים את אידה סדגי, פוסט-דוקטורט במחלקה למדע והנדסת חומרים (DMSE) והמחבר הראשון של המאמר, קווין יה, מייקל שו ויפיי לי, סטודנטים לתארים מתקדמים של DMSE, וג'יימס מ. לבו, פרופסור חבר של ג'ון צ'יפמן במחלקה למדע והנדסת חומרים ב-MIT.
מובן שג'רמילו ועמיתיו משתמשים בטכניקה הנקראת אפיטקסיית קרן מולקולרית (MBE) כדי לגדל את הסרטים הדקים האיכותיים שלהם. טכנולוגיה זו מאפשרת שליטה ברמה האטומית בצמיחת גבישים, אך הדבר קשה לביצוע ואינו מבטיח את הצלחת החומר החדש. ג'רמילו ציין שלמרות זאת, ההיסטוריה של טכנולוגיית המוליכים למחצה מראה את הערך של פיתוח MBE, "זו הסיבה ששווה לנסות."
כפי ששמו מרמז, MBE בעצם מכוון קרן מולקולרית לסידור מסוים של אטומים על פני השטח. סידור אטומים זה מספק תבנית למולקולות שנפלטות ומאפשר להן לצמוח עליה. "זו הסיבה שצמיחה אפיטקסיאלית יכולה לספק לך את הסרטים האיכותיים ביותר. החומרים האלה יודעים לגדול", אמר ג'רמילו.
גורם נוסף החמיר עוד יותר את הקושי של עבודה זו. ג'רמילו ציין שייצור של כימיקלים מסוג זה הוא קשה מאוד, הם יריחו ויהפכו את הציוד לדביק. MBE צריך להתבצע בתא ואקום, אבל ג'רמילו נזכר שהם לא הוכנסו לתא ואקום באותו זמן.
Hideo Hosono, פרופסור במכון הטכנולוגי של טוקיו שלא היה מעורב במחקר, אמר: "הסרט (שיוצרו על ידי Jaramillo וחב') מציג תמונה חלקה במראה. זו התוצאה של המשטח השטוח מבחינה אטומית והאיכות טובה מאוד. אנחנו יכולים לחזות, מימוש ייצור ציוד כמו תאים סולאריים ונורות לד ירוקות יהיה היעד הבא."
נכון לעכשיו, הקבוצה של ג'רמילו מתמקדת בשני תחומים: חקר נושאים בסיסיים כדי לקבל הבנה טובה יותר של חומרים, ושילובם בתאים סולאריים.
למרות שה-halide perovskite אינו המוקד היחיד של ג'רמילו במעבדת MIT. "אבל זה בהחלט הפרויקט שאנחנו הכי גאים בו כי זה לקח את מירב המאמץ והסיפוקים המעוכבים ביותר", אמר ג'רמילו.
הקישורים: FF200R12KE3G 6MBI100L-060