可生产高质量、低成本透明导体的新方法
图片显示：补偿受体氟填隙物（浅绿色部分）显著降低了掺杂有氟原子的二氧化锡透明导电玻璃涂层（深绿色部分）的电子性能。图片来源：利物浦大学
涂层被应用于这些物体的玻璃上，极大的增加了其导电性，同时透光率也得到了有效提高。目前氟掺杂的二氧化锡是市售低成本玻璃涂料中常使用的材料之一，因为它既能允许光通过又能传导电荷，但是目前还没有可用于显著改善二氧化锡性能的物质。
在《Advanced Functional Materials》杂志上发表的一篇论文中，物理学家确定了限制氟掺杂二氧化锡电导率的因素。因为氟原子的取代在氧晶格位上，所以对于传导来讲，它们应该是具有高导电性的。
科学家们利用实验数据和理论数据相结合的方法，发现对于给予额外自由电子的氟原子，其中一个通常会在二氧化锡晶体结构中占据正常情况下不会被占据的晶格位置。
每个所谓的“间质”氟原子会捕获一个自由电子，从而变成一个负电荷。这就使得其电子密度减少了一半，并导致了剩余自由电子的散射增加。本来氟掺杂二氧化锡是可以提高其电导率的，但是这些原因结合起来却限制了氟掺杂二氧化锡的电导率。
来自该大学物理系和Stephenson可再生能源研究所的博士生Jack Swallow说：“确定限制氟掺杂二氧化锡电导率的因素，这是一个重要的发现。在触摸屏、LED、光伏电池和高能效窗户等各种应用中，这可能有利于提高涂层的透明度，将导电率提高五倍、降低成本的同时也提高了其性能。”
研究人员现在正致力于解决可替代新型掺杂剂的这一难题，以避免氟掺杂所造成的固有缺陷。
参与这项研究的有利物浦大学的物理学家、萨里离子束中心的物理学家、伦敦大学的计算化学家和全球玻璃制造商、NSG集团、由工程和自然科学研究委员会以及EPSRC中心在可持续光伏领域资助的博士培训中心的科研人员。
原文来自：phys，原文题目为：Discovery points the way to better and cheaper transparent conductors；由材料科技在线团队翻译整理。
2017-11-29 15:01