图片来源:杜宾实验室
分子束外延系统以一种系统的方式将化合物的每一层原子分层，这样研究人员就可以在生长过程中研究薄膜结构。
ANN arbor薄膜太阳能电池板、你手中的手机和你家里的LED灯泡都是用地球上最稀有、最昂贵的元素制造的。
包括密歇根大学研究人员在内的一个国际团队已经设计出一种方法，用更便宜、更丰富的元素制造出这种光电子材料。这些化合物还可以被“调谐”，以有效地从太阳光谱中不同波长的光中获取电能，并产生我们喜欢在照明中使用的颜色范围。
只有特定种类的化合物——两种或两种以上元素的组合——才能被用来制造高效发光或集电的电子设备。如果你还记得在小学化学课上，元素周期表上的每一列都被认为是一组元素。
例如，第三类包括铟和镓等元素——这两种相对稀缺的元素目前都是光和电结合应用的基础。问题是，这些化合物中含有的元素通常只在世界各地的少数几个地方发现。
“事实上，我们正面临着耗尽其中一些元素的危险，因为它们不容易回收，而且供应有限，”领导U-M项目的物理学家罗伊克拉克(Roy Clarke)说。“对技术而言，依赖可能在10至20年内耗尽的东西是不可行的。”
研究小组发现了一种结合两种常见元素从第三列托架集团做出新颖的化合物组成的元素组II, IV和v .这II-IV-V化合物可用于地方的稀有元素通常发现在III-V光电材料具有类似属性更丰富和更少的昂贵。
这种由锌、锡和氮组成的新化合物既能吸收太阳能，又能吸收光，因此它可以用于薄膜太阳能电池板，也可以用于LED灯泡、手机屏幕和电视显示屏。
当你给家里或办公室照明时，你希望能够调节光线的温暖度，通常是模仿自然阳光。这些新的II-IV-V化合物可以让我们做到这一点。
用镁代替锌可以进一步将材料延伸到蓝光和紫外光中。这两种化合物都是“可调的”——也就是说，当研究人员培育出两种化合物中的任何一种的晶体时，元素的排列方式都可以使材料对特定波长的光敏感。
这种可调谐性是需要的，因为它允许研究人员调整材料，以响应最广泛的波长光。这对于发光二极管尤其重要，这样器件设计者就可以选择所产生的光的颜色。
克拉克说:“当你给家里或办公室照明时，你希望能够调节光线的温暖度，经常模仿自然光线。”“这些新的II-IV-V化合物将让我们做到这一点。”
研究生罗伯特·马金、克里斯特尔·约克和詹姆斯·马西斯在西密歇根大学电子和计算机工程学教授史蒂夫·德宾的实验室里培育了这些薄膜。
马金刚刚在华盛顿大学获得博士学位，是这项研究的主要作者。他使用一种叫做分子束外延(MBE)的技术，在正确的条件下生产所需的化合物，从而制作出原子有序度受到严格控制的薄膜。
MBE将化合物的每一层原子都以一种系统的方式排列起来，这样研究人员就可以在生长过程中研究薄膜结构。研究的下一阶段，将导致各种装置设计的建造，要求对这种材料族的电子响应进行详细研究，并对利用其通用性的各种纳米尺度结构进行测试。
研究小组还包括来自法国洛林大学和新西兰坎特伯雷大学的成员。他们的研究发表在《物理评论快报》上。