Transparent elektronik är framtiden, enligt forskare inklusive José A. Flores-Livas och Miglė Graužinytė från forskargruppen ledd av Stefan Goedecker, Professor i beräkningsfysik vid universitetet i Basel. Dock, den relevanta tekniska utvecklingen går trögt på grund av bristen på vissa transparenta halvledare med hög konduktivitet.
Föroreningar för optimering
De elektroniska eller optiska egenskaperna hos halvledare kan manipuleras och optimeras genom att använda lämpliga föroreningar i materialet. Denna dopning med föroreningar, till exempel i transistorer, ändrar laddningsbärardensiteten, vilket ökar konduktiviteten.
Identifiera lämpliga föroreningar i det periodiska systemet, dock, innebär ofta år av dyra laboratorieexperiment. Forskare försöker påskynda denna process genom att använda datorsimuleringar. De använder dessa för att beräkna de mest lovande kandidaterna på grundval av fysiska lagar som beskriver samspelet mellan föroreningen och ledarens material. Potentiella kandidater kan sedan testas i laboratoriet på ett riktat sätt.
Brist på speciella högpresterande ledare
Forskare vid universitetet i Basel använde superdatorn Piz Daint för att utföra sådana komplexa simuleringar i syfte att hitta lämpliga föroreningar som kan användas för att producera transparenta ledare. Men när det kommer till transparenta ledare, den största bristen är på högpresterande ledare som kallas P-Type (positivt laddade bärare) där den implanterade föroreningen har en elektron för lite. Omvänt, ledare som kallas N-Type (negativt laddade bärare) är dopade med element som har, så att säga, en reservelektron.
Enligt forskarna, Det visade sig nyligen att den miljövänliga och jordnära tennmonoxiden kan vara ett mycket lovande material för tillverkning av transparenta och högpresterande ledare av P-Type. Det är också lämpligt för vad som kallas ambipolär doping, vilket är när både negativa och positiva laddningsbärare kombineras i bipolära ledare. Dock, Hittills har endast en handfull grundämnen undersökts som skulle kunna vara lämpliga som föroreningar för att utrusta den tennmonoxidbaserade halvledaren med önskade egenskaper.
Lovande alkalimetaller
Genom sina beräkningar, forskarna identifierade alkalimetaller som fulla av potential. De kunde identifiera fem alkalimetaller (litium, natrium, kalium, rubidium och cesium) som skulle kunna införas i tennmonoxid för att möjliggöra högpresterande och transparenta halvledare av P-typ. Dessutom, enligt forskarna, beräkningarna fastställde 13 element lämpliga för dopning med N-typ laddningsbärare i tennmonoxid. "Om dessa element framgångsrikt kan införas i tennmonoxid och den önskade halvledaren kan produceras, detta skulle öppna nya vägar för en rad transparenta tekniker, säger Flores-Livas.
