Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Łatwiejsze poszukiwania przezroczystych tlenków przewodzących

Przezroczyste tlenki przewodzące (TCO) łączą w sobie przezroczystość w świetle widzialnym z wysoką przewodnością elektryczną, dzięki czemu są podstawowymi elementami w różnych zastosowaniach technologicznych, takich jak ogniwa fotowoltaiczne czy ekrany dotykowe. Próby stworzenia tańszych i lepszych alternatyw okazywały się jednak do niedawna bardzo czasochłonne i drogie.
Łatwiejsze poszukiwania przezroczystych tlenków przewodzących
Projekt HTFORTCOS (A high-throughput computational search for new transparent conducting oxides), finansowany ze środków UE, powstał w celu przeprowadzenia pierwszych wysokoprzepustowych badań obliczeniowych w poszukiwaniu nowych TCO. Wykorzystano zaawansowane narzędzie noszące nazwę obliczeń ab initio, aby określić właściwości materiałów w bardzo dużej skali.

Dzięki obliczeniu właściwości tysięcy różnych materiałów naukowcy mogą szybko wybrać najbardziej obiecujące z nich i przeprowadzić na nich doświadczenia. Na szczęście wiele ważnych właściwości TCO, takich jak przezroczystość, ruchliwość nośników ładunku i stężenie, można teraz szacować przy pomocy komputerów.

Partnerzy projektu ocenili dwa rodzaje TCO: typu n, z elektronami pełniącymi rolę nośników, oraz typu p, z dziurami jako nośnikami. O ile TCO typu n są szeroko skomercjalizowane i cechują się dobrymi parametrami, nieliczne znane TCO typu p są bardzo słabej jakości. Brak dobrych TCO typu p utrudnia rozwój wielu ważnych technologii.

Uczestnicy projektu HTFORTCOS znaleźli kilka nowych TCO typu p. W bazie liczącej ponad 4000 tlenków tylko garstka spełniła kryteria dobrych TCO typu p. Dowodzi to ogromnego potencjału wysokoprzepustowych obliczeń w odkrywaniu nowych materiałów, w znacznie krótszym czasie.

Uczeni mogą wykorzystać rezultaty projektu HTFORTCOS i skupić się na obiecujących chemiach zidentyfikowanych przy pomocy obliczeń ab initio. Znaleziono już nowy TCO typu, Ba2BiTaO6. Uzyskane dane posłużyły też do odkrycia zasady wytwarzania TCO typu p, odznaczających się bardzo wysoką przewodnością.

Przykładem są tu materiały zawierające określony rodzaj pierwiastka (cyna 2+). Nadają się one szczególnie do tworzenia bardzo dobrych TCO typu p, a tym samym są bardzo pomocne w poszukiwaniach tego rodzaju TCO. Wysokoprzepustowa infrastruktura umożliwiła też znalezienie nowych TCO typu p, nadających się do pewnych niszowych zastosowań.

W ramach projektu z powodzeniem opracowano szereg narzędzi i metod pozwalających na prowadzenie automatycznych obliczeń właściwości TCO w oparciu o różne techniki ab initio. Prace te można rozszerzyć na wiele zastosowań, wykraczających poza TCO, takich jak absorbery solarne w materiałach fotowoltaicznych i termoelektrycznych. Przy pomocy obliczeń wysokoprzepustowych w projekcie HTFORTCOS badano także nowe tworzywa termoelektryczne.

Powiązane informacje

Tematy

Life Sciences

Słowa kluczowe

Przezroczyste tlenki przewodzące, wysokoprzepustowe badania obliczeniowe, obliczenia ab initio, typ n, typ p, HTFORTCO
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę