Профессор Сколтеха Альберт Насибулин: «Мы работаем над созданием диодов и фотоэлектрических устройств, полностью состоящих из углерода»

Группа ученых из Сколковского Института науки и технологий, Университета Аалто (Финляндия) и Университета Род-Айленда (США) предложила новую технологию создания диодов, изготовленных из макроскопических пленок ОУНТ, и продемонстрировала их практическое применение для фотовольтаики.

Однослойные углеродные нанотрубки (ОУНТ) являются уникальным материалом с множеством полезных свойств, которые могут быть использованы для создания нового поколения гибких и прозрачных электронных компонентов. Для того, чтобы создать электронные приборы на основе ОУНТ, все исследования в этой области посвящены тому, чтобы научиться манипулировать отдельными ОУНТ для достижения выпрямительных свойств приборов в масштабе нескольких десятков нанометров. Диоды – это фундаментальные полупроводниковые приборы, которые являются основой многих электронных устройств, таких как транзисторы и светоизлучающие диоды.

“Данное исследование открывает новое направление в области реализации нового поколения макроскопических фотовольтаических устройств, полностью состоящих из углеродных нанотрубок”, – сообщает Альберт Насибулин, профессор Сколковского Института науки и технологий. “Как известно углерод является одним из самых распространенных элементов на земле. Таким образом, солнечные элементы на основе углеродных нанотрубок будут дешевыми. Учитывая химическую инертность ОУНТ, мы можем изготовить солнечные панели, которые могут выдерживать жаркую погоду и экстремальные условия окружающей среды”, – поясняет профессор Насибулин.

Высококачественные ОУНТ пленки, полученные методом аэрозольного синтеза были собраны на нитроцеллюлозный фильтр и были непосредственно использованы в эксперименте или перенесены на подложку для диодных и светочувствительных измерений. Было показано, что в зависимости от площади контакта используемых ОУНТ можно достигнуть как металлических, так и полупроводниковых свойств. Было показано, что контакт между полупроводниковыми и металлическими узлами ОУНТ приводит к образованию барьера Шоттки, появление которого можно контролировать, как схематично показано на Рисунке 1. Ученые исследовали поведение вольтамперных характеристик для контакта небольших узлов отдельных нанотрубок в пленках (Рисунок 2). Кроме того, легирование одной из пленок n-типом, привело к появлению фотоэлектрических свойств на границе между двумя соприкасающимися узлами ОУНТ. Верхний предел фотоэлектрической эффективности преобразования составил ~20%, а также была продемонстрирована очень высокая конверсия световой энергии для такого уникального солнечного элемента. В отличие от многочисленных исследований диодов на основе ОУНТ, полученных в нанометровом масштабе, это первый макроскопический диод и солнечный элемент, полученные полностью из углеродных нанотрубок.

Результаты были недавно опубликованы в научном журнале Nano Research (DOI: 10.1007/s12274-015-0785-z).

All-carbon nanotube diode and solar cell statistically formed from macroscopic network. Albert G. Nasibulin, Adinath M. Funde, Ilya V. Anoshkin, and Igor A. Levitsky

Screen Shot 2015-09-16 at 5.01.51 PM

Рис.1. а) Край пленки ОУНТ – изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), и b) морфология пленки ОУНТ – СЭМ-изображение. Справа: Схематическое изображение процесса формирования контакта между двумя пленками ОУНТ: Желтым отмечена область контакта между узлами ОУНТ, (1) – (3) три различных случая при разных углах наклона.

Screen Shot 2015-09-16 at 5.01.41 PM

Рис.2. Вольт-амперные характеристики (ВАХ) при минимальном угле наклона (черная линия), так называемый “первый контакт”, далее постепенно красная, зеленая, синяя линия и, наконец, пурпурная линия – отвечает максимальному углу наклона. b) Темновая и световая ВАХ.

Контакты для СМИ – Александр Золотарев, 8 916 686 7334,

*****

Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) – негосударственное научно-образовательное учреждение в Сколково (Россия, Московская область). Созданный в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ), институт готовит новые поколения исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром в новом тысячелетии. Сколтех строит свою работу, опираясь на опыт лучших российских и международных образовательных и исследовательских институтов. При этом особый акцент делается на преподавание навыков предпринимательской и инновационной деятельности.

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK