p Os cientistas criaram filmes finos feitos de sulfeto de bário e zircônio (BaZrS ₃ ) e confirmou que os materiais têm propriedades eletrônicas e ópticas atraentes previstas pelos teóricos. p Os filmes combinam absorção de luz excepcionalmente forte com bom transporte de carga - duas qualidades que os tornam ideais para aplicações como fotovoltaicos e diodos emissores de luz (LEDs).

p Em painéis solares, por exemplo, resultados experimentais sugerem que BaZrS ₃ os filmes seriam muito mais eficientes na conversão da luz solar em eletricidade do que os materiais tradicionais à base de silício com espessuras idênticas, diz o pesquisador-chefe Hao Zeng, Ph.D., professor de física da University at Buffalo College of Arts and Sciences. Isso poderia reduzir os custos de energia solar, especialmente porque os novos filmes tiveram um desempenho admirável, mesmo quando tinham imperfeições. (A fabricação de materiais quase perfeitos costuma ser mais cara, Zeng explica.)

p "Por muitas décadas, houve apenas um punhado de materiais semicondutores que foram usados, com o silício sendo o material dominante, "Diz Zeng." Nossos filmes finos abrem a porta para uma nova direção na pesquisa de semicondutores. Há uma chance de explorar o potencial de uma classe totalmente nova de materiais. "

p O estudo foi publicado em novembro na revista. Nano Energia .

p UB física Ph.D. os alunos Xiucheng Wei e Haolei Hui foram os primeiros autores. O projeto - financiado pelo prêmio SunShot do Departamento de Energia dos EUA (DOE) e pela National Science Foundation (NSF) Sustainable Chemistry, Prêmio Engenharia e Materiais - inclui contribuições de pesquisadores da UB; Taiyuan Normal University, Southern University of Science &Technology, Universidade Xi'an Jiaotong e a Academia Chinesa de Ciências, tudo na China; Laboratório Nacional de Los Alamos; e o Rensselaer Polytechnic Institute.

p Experimentos inspirados em previsões teóricas

p BaZrS ₃ pertence a uma categoria de materiais conhecida como perovskitas calcogeneto, que não são tóxicos, compostos abundantes em terra.

p Nos últimos anos, os teóricos calcularam que várias perovskitas calcogenidas devem exibir propriedades eletrônicas e ópticas úteis, e essas previsões atraíram o interesse e a imaginação de experimentalistas como Zeng.

p BaZrS ₃ não é um material totalmente novo. Zeng investigou a história do complexo, e encontrei informações que datam da década de 1950.

p "Já existe há mais de meio século, "diz ele." Entre as pesquisas anteriores, uma empresa nas Cataratas do Niágara o produziu em pó. Acho que as pessoas prestaram pouca atenção a isso. "

p Mas filmes finos - não em pó - são necessários para aplicações como fotovoltaicos e LEDs, então foi isso que a equipe de Zeng se propôs a criar.

p Os pesquisadores elaboraram seus BaZrS ₃ filmes usando um laser para aquecer e vaporizar óxido de bário e zircônio. O vapor foi depositado em uma superfície de safira, formando um filme, e então convertido no material final por meio de uma reação química chamada sulfurização.

p "A pesquisa de semicondutores tem sido tradicionalmente altamente focada em materiais convencionais, "Hui diz." Esta é uma oportunidade de explorar algo novo. As perovskitas de calcogeneto compartilham algumas semelhanças com as perovskitas de haleto amplamente pesquisadas, mas não sofrem com a toxicidade e instabilidade dos últimos materiais. "

p "Agora que temos um filme fino feito de BaZrS ₃ , podemos estudar suas propriedades fundamentais e como pode ser usado em painéis solares, LEDs, sensores ópticos e outras aplicações, "Wei diz.