Мезопористые монокристаллы TiO2 улучшают подвижность и характеристики опроэлектронных устройств
Хотя наночастицы имеют большую площадь поверхности, спекание их вместе (для получения электродов) увеличивает поверхность соприкосновения наночастиц, и в итоге подвижность заряда снижается. Попытки изготовить мезоскопические материалы с заполненными порами часто дают пористую сборку нанокристаллов с аналогичной проблемой. Henry Snaith и его коллеги из Оксфордского университета показали, простой, недорогой и универсальный метод создания мезопористого полупроводникового монокристалла диоксида титана. Команда начала с шаблона, плотно упакованного массива кремниевых шариков диаметром 20-250 нм. Шаблон опускали в четыреххлористый титан. Нанокристаллы или другие остатки служили центрами кристаллизации для роста кристаллов TiO2 в пустотах шаблона. В результате образовывались почти идеальные мезоскопические монокристаллы. Диоксид кремния затем подвергался травлению до полного удаления из пор. Далее был сделан прототип солнечных батарей, у которых мезопористый кристалл заполнялся светочувствительным красителем. КПД батареи 7,3 % - рекорд для ячеек, заполненных красителем при температурах ниже 150 °С. Кроме того, материал, плотность зёрен, температура реакции и продолжительность реакции, а также диаметр шариков могут быть скорректированы для получения необходимых кристаллических свойств для различных приложений.
a) Схема MSC зарождения и роста мезопористого шаблона. b) Изображение исходного кремниевого шаблона, состоящего из плотно упакованных шариков кремнезема. с) Непористый усеченный бипирамидальный TiO2 кристалл. d) Вариант зарождения шаблона типа кристаллического, показанного на (с), выращенного из зерна на внешней поверхности шаблона, не пористый объем сосуществует с мезопористой областью в пределах одного граненого микрокристалла.
Источник информации:
E.J.W. Crossland, N. Noel, V. Sivaram et al. Mesoporous TiO2 single crystals delivering enhanced mobility and optoelectronic device performance // Nature, 2013, V.495, P.215-220.