Perovskite krystallkonduktivitet avslørt ved 10 millioner forstørrelse

Forskere har observert metalliske linjer i en perovskittkrystall for første gang. Perovskitter bugner av

sentrum av jorden, og bariumstannat (BaSnO3) eren av disse krystallene. Imidlertid har dens metalliske egenskaper ikke blitt mye studert på grunn av dominansen av mer ledende materialer som metaller eller halvledere på planeten. Oppdagelsen ble gjort ved hjelp av avansert transmisjonselektronmikroskopi (TEM), en teknikk som kan produsere bilder med forstørrelser på opptil 10 millioner.

"Elektrisk ledende natur ogDen fortrinnsrettede retningsevnen til disse metalliske linjedefektene gjør at vi kan lage et materiale som er gjennomsiktig som glass, og samtidig meget sterkt ledende i retning, som metall. Nå kan vi gjøre vinduer eller nye typer berøringsskjermer gjennomsiktige og ledende på samme tid.»

K. Andre Mkhoyan, Institutt for kjemiteknikk og materialvitenskap, University of Minnesota.

Mangler er vanlige i krystaller, ogLineære feil (den vanligste er en forvridning) er en serie atomer som avviker fra normal orden. Siden forvridningene har den samme elementære sammensetningen som hovedkrystallet, endres ofte endringer i den elektroniske båndstrukturen i kjernen av forvridningen på grunn av en reduksjon i symmetri og deformasjon. Forskere måtte se utover dislokasjoner for å finne en defekt i en metalllinje, der sammensetningen av defekten og den resulterende atomstrukturen er veldig forskjellige.

Bruker avansert analytisk overføringVed å bruke elektronmikroskopi (STEM) ved 10 millioner ganger forstørrelse, var forskere ved University of Minnesota i stand til å isolere og avbilde strukturen og sammensetningen av en metalllinjedefekt i en BaSnO3 perovskittkrystall.

"Vi la lett merke til disse lineære defektene påskanningstransmisjonselektronmikroskopibilder av BaSnO3-tynne filmer på grunn av deres unike atomkonfigurasjon, og vi så dem bare i toppvisning."

Hwanghui Yun, en doktorgradsstudent ved Institutt for kjemiteknikk og materialvitenskap.

For denne studien var BaSnO3-filmenedyrket av molekylær bjelkeepitaksi - en teknikk for å lage krystaller av høy kvalitet - i et laboratorium ved University of Minnesota. Metallinjefeilene som er observert i disse BaSnO3-filmene, forplanter seg i retning av filmvekst, noe som betyr at forskere potensielt kan kontrollere hvordan og hvor linjedefekter vises og potensielt designe dem etter behov i berøringsskjermer, smarte vinduer og andre fremtidige teknologier. som krever en kombinasjon av gjennomsiktighet og ledningsevne.

Perovskittkrystaller inneholder tre elementer ielementær celle. Dette gir den friheten til å gjøre strukturelle endringer som sammensetningen og symmetrien til krystallet, samt muligheten til å beholde forskjellige mangler. På grunn av de forskjellige koordinerings- og bindingsvinklene til atomer i kjernen av linjedefekten, introduseres nye elektroniske tilstander, og strukturen til det elektroniske båndet blir endret lokalt så radikalt at det forvandler linjedefekten til et metall.

Les også:

Jorden vil nå en kritisk temperatur om 20 år.

Abort og vitenskap: hva vil skje med barna som skal føde.

Den eldste bergkunst i verden ble funnet.

Helsedepartementet i Argentina avslørte data om bivirkninger hos de som fikk Sputnik V.