Alteração das propriedades do semicondutor à temperatura ambiente
p Crédito:Rensselaer Polytechnic Institute
p É uma pequena mudança que faz uma grande diferença. Os pesquisadores desenvolveram um método que usa uma mudança de um grau na temperatura para alterar a cor da luz que um semicondutor emite. O método, que usa uma camada semicondutora de película fina sobre um material de substrato sensível ao calor, oferece um caminho para disparar eletronicamente mudanças nas propriedades dos materiais semicondutores. p “Podemos mudar a cor da luz que o material emite com apenas uma pequena mudança na temperatura do substrato, "disse Jian Shi, professor assistente de ciência dos materiais e engenharia no Rensselaer Polytechnic Institute. "Se você pode manipular um material por meio da temperatura, você também pode potencialmente manipulá-lo com voltagem, e fazer um dispositivo eletrônico, e isso é significativo. Agora você pode controlar os comprimentos de onda de emissão eletronicamente. "
p A pesquisa é detalhada em "Interações não lineares de elétron-rede em um semicondutor Wurtzite habilitado por meio de óxido fortemente correlacionado, "publicado em uma edição recente de Materiais avançados .
p Cientistas de materiais como Shi desenvolvem materiais com propriedades que podem permitir novas tecnologias ou se adequar melhor às tecnologias atuais. Em essência, existem três opções principais para alterar as propriedades de um material:alterar a composição, mude a temperatura, ou altere a pressão sobre o material. Cada um tem vantagens e desvantagens, e um material adequado para aplicações comerciais deve ser econômico e exibir as propriedades necessárias sob condições relativamente comuns.
p Nesta pesquisa, Shi se concentrou no uso de pressão para alterar a composição da rede elétron, ou simetria, de sulfito de cádmio, e alterar suas propriedades. O uso da pressão em massa tem armadilhas potenciais:é preciso muita energia para mudar a interação elétron-rede de um material por meio da pressão; a geração dessa energia pode exigir o uso de um aparelho volumoso que torna o material inacessível para aplicações; e muitos materiais têm pouca tolerância à deformação e irão quebrar antes que possam ser deformados o suficiente para provocar novas propriedades. Por exemplo, o sulfito de cádmio a granel se estilhaçará com 0,1 por cento de deformação, o que não é suficiente para mudar sua interação elétron-rede, e, portanto, suas propriedades materiais.
p Para superar essas armadilhas, A abordagem de Shi usa uma película fina do semicondutor - que pode tolerar uma deformação maior do que o material a granel - depositado em um material de substrato que se deforma substancialmente quando submetido a apenas uma ligeira mudança de temperatura. A fina película de sulfito de cádmio, pode tolerar pelo menos um por cento de deformação sem quebrar, uma vantagem de 10 vezes sobre o material a granel. O material do substrato, dióxido de vanádio, sofre uma transformação de fase de metal para isolante entre 6 e 8 graus Celsius, mudando o volume do material e exercendo pressão sobre o semicondutor de filme fino depositado em sua superfície.
p Ao combinar o semicondutor de filme fino robusto com o substrato sensível à temperatura, Shi é capaz de submeter facilmente o semicondutor a grandes esforços.
p O método pode ser estendido a uma variedade de semicondutores de película fina e substratos que sofrem transição de fase de pressão, bem como a temperatura, ou dopagem eletrostática.
p Significativamente, os resultados também sugerem o potencial de produção de tensão a partir da energia térmica, o que pode levar à captação de energia térmica.
p "Se você mudar a constante de rede e a simetria - de um material, às vezes você pode gerar energia, como um pico de corrente, "Shi disse." Se pudermos transformar energia térmica em eletricidade mudando a simetria do material, podemos colher energia térmica. "
