Perowskit-Kristallleitfähigkeit bei 10-facher Vergrößerung

Forscher haben erstmals metallische Linien in einem Perowskitkristall beobachtet. Perowskite gibt es im Überfluss

Mittelpunkt der Erde, und Bariumstannat (BaSnO3) isteiner dieser Kristalle. Aufgrund der Dominanz leitfähigerer Materialien wie Metalle oder Halbleiter auf dem Planeten wurden seine metallischen Eigenschaften jedoch nicht umfassend untersucht. Die Entdeckung wurde mithilfe der fortschrittlichen Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) gemacht, einer Technik, die Bilder mit einer Vergrößerung von bis zu 10 Millionen erzeugen kann.

„Elektrisch leitfähige Natur undDie bevorzugte Ausrichtung dieser metallischen Liniendefekte bedeutet, dass wir ein Material herstellen können, das transparent wie Glas und gleichzeitig in der Richtung sehr gut leitfähig ist wie Metall. Jetzt können wir Fenster oder neuartige Touchscreens gleichzeitig transparent und leitfähig machen.“

K. Andre Mkhoyan, Abteilung für Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaften, University of Minnesota.

Defekte sind in Kristallen häufig, undLineare Defekte (von denen der häufigste eine Versetzung ist) sind eine Reihe von Atomen, die von der normalen Ordnung abweichen. Da die Versetzungen die gleiche Elementzusammensetzung wie der Hauptkristall haben, unterscheiden sich Änderungen der elektronischen Bandstruktur im Versetzungskern aufgrund einer Abnahme der Symmetrie und Verformung häufig nur geringfügig. Die Forscher mussten über Versetzungen hinausblicken, um einen Defekt in einer Metalllinie zu finden, bei der die Zusammensetzung des Defekts und die resultierende Atomstruktur sehr unterschiedlich sind.

Verwendung fortschrittlicher analytischer ÜbertragungMithilfe der Elektronenmikroskopie (STEM) bei 10-Millionen-facher Vergrößerung konnten Forscher der University of Minnesota die Struktur und Zusammensetzung eines Metallliniendefekts in einem BaSnO3-Perowskitkristall isolieren und abbilden.

«Мы легко заметили эти линейные дефекты на Rastertransmissionselektronenmikroskopische Bilder von BaSnO3-Dünnfilmen aufgrund ihrer einzigartigen Atomkonfiguration, und wir haben sie nur in der Draufsicht gesehen.“

Hwanghui Yun, ein Doktorand in der Abteilung für Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaften.

Für diese Studie waren die BaSnO3-Filmegezüchtet durch Molekularstrahlepitaxie - eine Technik zur Herstellung hochwertiger Kristalle - in einem Labor an der Universität von Minnesota. Die in diesen BaSnO3-Filmen beobachteten Metallleitungsfehler breiten sich in Richtung des Filmwachstums aus. Dies bedeutet, dass Forscher möglicherweise steuern können, wie und wo Leitungsfehler auftreten, und sie möglicherweise nach Bedarf in Touchscreens, intelligenten Fenstern und anderen zukünftigen Technologien entwerfen können. erfordert eine Kombination aus Transparenz und Leitfähigkeit.

Perowskitkristalle enthalten drei Elemente inElementarzelle. Dies gibt ihm die Freiheit, strukturelle Änderungen vorzunehmen, wie z. B. die Zusammensetzung und Symmetrie des Kristalls, sowie die Fähigkeit, verschiedene Defekte beizubehalten. Aufgrund unterschiedlicher Koordinations- und Bindungswinkel von Atomen im Kern des Leitungsdefekts werden neue elektronische Zustände eingeführt, und die Struktur des elektronischen Bandes wird lokal so radikal verändert, dass der Leitungsdefekt in ein Metall umgewandelt wird.

Lesen Sie auch:

Die Erde wird in 20 Jahren eine kritische Temperatur erreichen.

Abtreibung und Wissenschaft: Was wird mit den Kindern geschehen, die gebären werden?

Die älteste Felskunst der Welt wurde gefunden.

Das argentinische Gesundheitsministerium gab Daten zu Nebenwirkungen bei denjenigen bekannt, die Sputnik V erhielten.