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激光助力制成透明防紫外线太阳能电池的新材料

导读: 发现了能按需合成最适合实现所期望光功能的金属氧化物异质结构的可能性。这是东京大学(特性研究所松田岩副教授)、日本高能加速器研究机构(组头广志教授)和东京工业大学(小泽健一助教)三人的研究成果。

  东京大学等近日宣布,成功合成了一种新材料,能制成适合窗等用的透明且防紫外线的太阳能电池。

  

  异质结构的时间分辨光电子能谱的结果(出处:东京大学)

  发布称,发现了能按需合成最适合实现所期望光功能的金属氧化物异质结构的可能性。这是东京大学(特性研究所松田岩副教授)、日本高能加速器研究机构(组头广志教授)和东京工业大学(小泽健一助教)三人的研究成果。

  

  金属氧化物作为新一代电子元器件材料备受瞩目,已知其代表性材料钛酸锶(SrTiO3)表面呈独特的电子特性。但迄今几乎没有关于表面光学响应的报告。此次明确了可以任意控制光学响应。

  由利用激光的原子水平的精密晶体生长技术,在SrTiO3的晶体基板上,生长出几个原子厚的超薄膜钌酸锶(SrRuO3)层,形成了异质结构。

  并得知,由该SrRuO3的膜厚,可任意控制光学响应。

  利用兵库县的大型同步辐射设施“SPring-8”的高亮度软X射线束,测量光电子能谱(对金属和半导体照射光,根据释放的电子能量得知固体表面电子结构的实验方法)发现,因SrRuO3的膜厚不同,SrRuO3膜的电子状态会由半导体变为金属,随之,SrTiO3基板的载流子电子密度会由高变低。

  具体来说就是,SrRuO3的膜厚变化时,异质界面的电子结构会剧烈变化,其相应的光学响应会提高200倍等,且光电动势的大小和缓和寿命会敏感地变动。

  根据获得的结果进行数值模拟,掌握了光学反应变化所需的光载波的量和动力。由此,能够定量说明氧化物异质结构的光电动势的发生和控制原理。

  SrTiO3是能透过可见光但吸收紫外线的半导体材料,SrRuO3层的厚度也只有原子水平,可见光的透过性高。由这些特点,有望成为制作透明且防紫外线的太阳能电池材料。

  此次的研究成果预定于当地时间9月5日刊登在德国学术杂志“Advanced Materials Interfaces”上。

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