Crystal Plus Gold – silná polovodičová binárka?

Vědci z University of Warwick zjistili, že přidáním malého množství zlata nebo jiného ušlechtilého kovu ke krystalu mohou změnit jeho strukturu a způsobit elektrické efekty, které dříve nemohl mít, například přeměnu tepla na elektřinu. . Toto zjištění umožňuje novému materiálu účinně fungovat jako polovodič a metoda týmu, popsaná minulý měsíc v časopise Nature, naznačuje, že modifikovaný skleněný materiál by mohl být užitečný při snímání, přeměně energie a aplikacích mobilních technologií.

Změna krystalové struktury

Podle výzkumného článku je metoda založena na změně symetrie krystalové struktury. Krystal může být vyroben z několika různých atomů, pokud má uspořádanou strukturu částic, která se vyskytuje v symetrickém vzoru.

Inženýři mohou z krystalů vytvářet nové vlastnosti polovodičů změnou jejich symetrie prostřednictvím vnějšího podnětu. Obrázek s laskavým svolením University of Warwick.

Z funkčního hlediska však cílem není symetrie, říká spoluautor profesor Marin Alexe. Místo toho se vědci pokoušejí prolomit tuto symetrickou strukturu, aby vytvořili nové efekty: V této studii bylo zjištěno, že krystal funguje jako polovodič a umožňuje protékání elektrického proudu. Vědci vytvořili Schottkyho spojení přidáním malého kousku kovu, v tomto případě zlata, na povrch krystalu.

Atomový model rozhraní Schottkyho strontnatého zlata titaničitého. Obrázek s laskavým svolením University of Warwick.

To indukuje elektrické pole, které stimuluje základní polovodičovou strukturu kovu, narušuje jeho symetrii a vede k novým efektům, včetně piezoelektrického a pyroelektrického jevu známého jako „efekty rozhraní“. Efekty rozhraní jsou omezeny na mělkou oblast skla pod kovem.

Velký potenciál pro snímání aplikací

V této studii použili vědci k vytvoření vazby vzácné kovy platinu a zlato. Ty byly vybrány pro jejich vysoké termodynamické pracovní funkce; vhodnými možnostmi by však byly i jiné ušlechtilé kovy, jako je měď, stříbro nebo iridium. Oxid titaničitý a křemík byly použity pro samotné krystaly.

Reprezentace zařízení, které může charakterizovat „přímý piezoelektrický účinek Schottkyho připojení“. Obrázek s laskavým svolením University of Warwick.

Normálně tyto materiály nemají piezoelektrický nebo pyroelektrický efekt. Když však zažijí změny uvedené v této studii, mohou generovat elektřinu, když zažijí sílu (piezoelektrický efekt) nebo změnu teploty (pyroelektrický efekt). Materiály lze proto použít ve snímacích aplikacích, které vyžadují vysokou přesnost, nebo v jiných technologiích vyžadujících přeměnu energie. Po dokončení výzkumné práce profesor Alexe uvedl, že práce jeho týmu spočívá ve změně úplně jiného materiálu a úpravě výsledných efektů, což otevírá mnoho možností a aplikací, některé dosud neznámé.