有機有機有機ハイブリッド半導体とは?

有機非有機ハイブリッド半導体は、炭素ベースの分子成分と無機結晶ネットワーク、最も一般的に金属ハロゲン化物や酸化物と結合する材料のクラスを表しています。これらのハイブリッドの定義機能は、分子またはナノスケールレベルで有機および無機相間の相乗的結合であり、どちらかの成分だけで達成できない特性に上昇を与えます。最もよく知られている例は、有機物複合材料の家族であり、例えば、有機物および酸化物化合物のフレームワーク(Imperamental-cona-cona)、および有機物化合物の複合材料(Im-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-cona-con-con-con-con-con-cona-cona-cona-cona-cona-con-con-con-con-con-cona-cona

有機成分は、構造的柔軟性、溶液の加工性、および分子設計によるエネルギーレベルを調製する能力を提供します。無機成分は、高充電キャリアの可動性、強力な光吸収、および強固な熱安定性を提供します。2つのフェーズ間のインターフェイスは、多くの場合、効率的な充電転送、遠分分分離、および光排出を可能にします。このハイブリッドアーキテクチャは、研究者がバンドギャップ、誘電率、および広範囲にわたる広範囲にわたる排気エネルギーを設計することができ、これらの材料は、特定のデバイス要件に適応可能な要件を適応させることを可能にします。

従来の半導体上の主利点

有機無機ハイブリッドは、従来の元素(シリコン、ゲルマニウム)や化合物半導体(GaAs、InP)と比較して、いくつかの異なる利点を提供します。

  • [] バンドギャップの調整:[] 有機サイネーション、ハロゲン化物、または無機層の厚さを変更することにより、光学バンドギャップは、可視および近赤外スペクトル全体で継続的に調整することができます。 これは、日焼け太陽電池と色調整可能なLEDのために特に価値があります。
  • ソリューションから合成・堆積できるハイブリッド半導体は、スピンコーティング、スロットダイコーティング、インクジェット印刷などの低コストの製造技術を可能にしています。従来の半導体製造で使用される高価な真空蒸着方法の必要性を排除します。
  • 機械的柔軟性:]]]。有機成分は、ハイブリッド半導体をフレキシブルディスプレイ、ウェアラブルセンサー、および適合性光起電デバイスに統合可能にします。
  • []高欠陥許容度:[ハイブリッドペロフスキットは、欠陥や粒度を指すための驚くべき弾性を展示し、高光量子の収量と多結晶性薄膜であっても長いキャリア拡散長さを維持します。 これは、欠陥が通常、逆流センターとして機能する伝統的な半導体からの重要な出発です。
  • Cost-Effectness:] 多種の原材料が豊富で安価で、合成経路は周囲の条件下で進められます。 これは、スケーラブルで低コストの半導体デバイスの生産にドアを開きます。
  • 強い光線の相互作用:[ ハイブリッド半導体は、通常、高吸収係数を持ち、数百ナノメートルの注文で薄膜装置を厚さにし、ほとんどのインシデントライトをキャプチャします。

現在のアプリケーション 商業利益を運転する

ペルフスキット太陽電池

有機無機ハイブリッド半導体の最も顕著な応用は、太陽光発電装置です。 ペルフスキット太陽電池は、単接合構成、リバリング結晶シリコンで26%を超える電力変換効率を達成しました。 ハロゲン化物混合によるバンドギャップをチューニングする機能は、ペルオフスキートトップセルとシリコンボトムセルを組み合わせ、シリコンボトムセルを33%以上で効率性を向上させるタンデムセルの建設を可能にします。 Oxford PVやロンディなどの企業は、この優れた性能と優れた性能を発揮し、優れた性能を向上します。

発光ダイオード(LED)

ハイブリッドのperovskitesは、LEDの放射性層として例外的な約束を示しています。 Perovskite LEDs(PeLEDs)は、近距離の光量子の収量と狭い排出線幅を達成し、それらが次世代ディスプレイのために魅力的にすることさえあります。 有機的なサイネージ(例えば、formamidinium、フェニルエラムモニウム)を置換するか、層状量子2D構造を使用して、研究者は、外部量子および有機物が20%以上の反射する電子機器を実証しました。 有機性シミリングや有機性材料の波長、または有機性材料の波長の反射率が、または、有機性材料の波長の波長の波長を増加させることができる。

フォトデテクターとイメージセンサー

ハイブリッド半導体の高吸収係数と長いキャリア寿命は、優れた光検出機能に翻訳されています。 Perovskiteフォトデテクターは、10 A / Wを超える応答と、商用シリコンフォトダイオードと比較して、検出力で実証されています。 フレキシブル基板に直接堆積する能力は、軽量で大規模のイメージング配列を可能にします。 リサーチグループは、特に有機ELビデオカメラの開口部に、有機ELカメラの振動を合わせたデュアルバンドとX線ディテクタを開発しています。 有機ELカメラは、特に有機ELカメラの波長帯域や紫外線を覆うために、有機ELカメラの用途に適応する用途に適しています。

環境・ガスセンサー

ハイブリッド半導体の電気伝導性と光度は、表面吸着に非常に敏感で、効果的なガスセンサーを作る。例えば、メチルアモニウム鉛ヨライドフィルムは、アンモニア、湿度、揮発性有機化合物にさらされたときに、可逆性抵抗変化を示す。ナノ構造形状および有機成分からの調整可能な化学的機能性からの高い表面領域の組み合わせは、ターゲット分析の選択的検出を可能にします。そのようなセンサーは、低温で動作することができ、環境モニタリングシステムの利点は、有機材料の消費システムの利点と低消費電力システムの利点。

研究開発と未来の方向性を加速

安定性と耐久性の確保

ハイブリッド半導体、特にperovskitesの広範な商品化への第一次障壁は、酸素、湿気、熱およびライトへの彼らの感度です。 バリア層の原子層堆積やグラフェンのような2D材料との統合などのカプセル化技術は、デバイス寿命を延ばすことの約束を示しました。 もう1つのアプローチは、揮発性有機イオンを大きく、疎水性有機分子または完全に無機セシウムベースのフレームワークに置き換えることです。 研究者は、自己修復メカニズムを緩和する可能性があります。

鉛フリー・環境に優しい材料

最も効率的なハイブリッドペロフスキットの鉛含有量に対する環境問題は、無毒な代替物のための検索を浄化しています。 錫ベースのペロフスキテ(例えば、CsSnI3、FASnI3)は、同様の電子的特性を提供し、迅速な酸化に苦しむ。 ビスマスベースの二重ペロフスキテ(例えば、Cs2AgBiBr6)は、本質的に安定して無鉛であるが、その性能は、背後にある。 銅および銅合金は、および高毒性の輸送業者の排出を要求する。

新統合と堆積方法

生産をスケールアップするために、研究者は、ブレードコーティング、スロットダイコーティング、および蒸気蒸着などのスケーラブルな技術にスピンコーティングを超えて移動しています。蒸気蒸着は、フィルムの厚さと組成物よりも精密な制御を提供し、大面積、ピンホールフリーフィルムを有効にします。ソリューションプロセスのために、防錆工学、添加剤の受動態、およびプレカーサ化学制御は、フィルムの結晶性と均一性を向上させました。別のフロンティアは、ハイブリッド型電子材料のコロイドナノクライニングの合成です。

2D材料と量子構造との統合

有機非有機ハイブリッドと2D素材をグラフェン、MoS2、または六角窒化物と組み合わせることで、新しいデバイスアーキテクチャが開きます。例えば、バウアーズの異構造体は、グラフェン電極間の腐食防止層をサンドイッチするので、超高速光検出と非揮発性メモリ効果が実証されています。ハイブリッドの強力なスピン軌道カップリングは、スピントロニックアプリケーションに興味深いものになります。さらに、有機物は、有機物が形成されると、有機物が形成され、有機物が形成されると、自然によく観察されると、有機物が形成されると、有機物が特徴的構造体に変化します。

コンテンツ

有機非有機ハイブリッド半導体は、実験室の好奇心から本物の技術の影響を持つプラットフォームに移行しました。 調整可能な光電子特性、ソリューションの加工性、および機械的柔軟性の独自の組み合わせは、次世代の電子機器、エネルギー変換、センシングの重要な材料として位置付けています。 安定性と環境適合性に関する課題は、実用的、商用可能なデバイスの範囲内であります。 連続した断続的な研究は、LTZones(LTF)の拡張性を促進し、これらを詳細に示すように、 LTZots(F) および 包括的な材料の拡張性を検証します。 [F]