半导体材料比以前认为的更多地受到缺陷的影响

一个有前途的半导体材料可以，如果以前认为的缺陷无关性能的下降，根据今天出版的研究来提高自然传播。伦斯勒理工学院和其他大学的一组研究人员表明，一个特定的缺陷会影响卤素钙钛矿以电子形式保持光能的能力。

“缺陷在半导体中可能有好有坏，”材料科学工程副教授Jian Shi说。“出于某种原因，人们没有注意到卤化钙钛矿中的位错，但我们已经证明这种缺陷是卤化钙钛矿中存在的问题。”

在十年的过程中，对卤化钙钛矿的研究迅速提高了材料的效率，从大约3%的光转换为电能到25% - 相当于最先进的硅太阳能电池。几十年来，研究人员一直在与硅进行斗争，以达到该材料目前的效率水平。

卤化钙钛矿还具有有希望的载流子动力学，其大致定义为由材料吸收的光能以激发电子的形式保留的时间长度。为了使太阳能转换具有良好前景，材料中的电子必须保持足够长的能量，以便通过附着在材料上的电极来收获，从而完成光转换为电能。

这种材料长期以来被认为是“缺陷耐受性”，意味着缺失原子，晶体晶粒之间的劣质键以及称为晶体错位的不匹配等缺陷不被认为对效率有太大影响。最近的研究质疑了这一假设，发现一些缺陷会影响晶体的性能。

Shi的团队通过在两种不同的基底上生长晶体来测试晶体位错的缺陷是否会影响载流子动力学。当一种基底沉积时，一种基底与卤化钙钛矿具有强烈的相互作用，产生更高密度的位错。另一个具有较弱的相互作用并产生较低的位错密度。

结果表明，位错对卤化钙钛矿的载流子动力学产生负面影响。发现将位错密度降低一个数量级以导致电子寿命增加四倍。

“结论是，卤化钙钛矿具有与传统半导体类似的位错效应，”Shi说。“我们需要注意卤化钙钛矿中的位错，这是人们在研究这种材料时忽略的一个因素。”

施氏在卤化钙钛矿最后显著工作揭示的压力在这个半导体的作用光学性质 发表在科学进展 2018年。

在Rensselaer，Shi与材料科学与工程系和物理系，应用物理学和天文学系的研究人员一起参加了研究。来自昆明理工大学，清华大学，北京科技大学，Forschungszentrum Julich和布朗大学的研究人员也为这项研究做出了贡献。

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