新しいプロセスにより、室温で規則正しい半導体材料を作製

January, 30, 2025, Enschede--トゥエンテ大学(University of Twente)の科学者たちは、室温で高度に秩序化された半導体材料を作成する方法を開発した。
このUTの研究は、科学雑誌Nature Synthesisに掲載された。このブレークスルーは、結晶構造を制御し、ナノスケールでの欠陥の数を減らすことにより、オプトエレクトロニクスをより効率的にする可能性がある。

研究チームは、太陽光を効率的に吸収する能力や、LEDs、半導体、太陽電池などのデバイスに使用されることで知られるメタルハライドペロブスカイトと呼ばれる材料に着目した。これらの材料を1つの配向で(言い換えれば、高度に秩序化された粒子で)作ることは困難だった。これまで、これは主に多結晶の形で使用されてきた。言い換えれば、順序付けられていない方法で使用された。これにより、LEDsなど、高次で低密度の欠陥が必要なアプリケーションでの使用が制限される可能性がある。通常、これらの高度に秩序化された半導体は、高い処理温度を必要とする。しかし、この新しいプロセスでは、UTの研究者は熱をスキップし、パルスレーザを使用して材料を層ごとに構築する。

構造を正しくする
「ハロゲン化物ペロブスカイトは、すでに注目に値する半導体であり、例えば太陽電池に使用されている。しかし、通常、材料がどの程度正確に成長するかについては、ほとんど制御できない」と、無機材料科学研究グループのPh.D学生Junia Solomon Sathiarajは説明している。
これは、材料内の分子が多くの異なる配向と構造を持っていることを意味する。「理論的には、材料の品質を向上させると、その効率も向上する」(Sathiaraj)。

「重要なのは、構造を正しくすることだ」と、ERC StG CREATEプロジェクトの作業を主導するMonica Morales-Masisは言う。材料内の完全に秩序ある構造は、効率的で信頼性の高いデバイスを作成するために不可欠である。得られた材料は300日以上安定しており、ソーラパネルや高度な電子機器などの用途に大きな可能性がある。このイノベーションは、より環境に優しく、より費用対効果の高い技術を生み出すだけでなく、材料研究における新しい科学的発見への道を開くものでもある。
(詳細は、https://www.utwente.nl/en/news/2025/1/70803/new-process-creates-ordered-semiconductor-material-at-room-temperature)