علماء يطورون رقاقات إلكترونية بخواص متفوقة وتستغني عن السيليكون
أظهرت التجارب أن رقاقات كبريتيد الباريوم زركونيوم لها تطبيقات واعدة، على رأسها الخلايا الشمسية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء.
طور العلماء رقاقات إلكترونية من كبريتيد الباريوم زركونيوم وأثبتوا أنها تمتاز بخواص إلكترونية وبصرية رائعة مثلما توقع الباحثون سابقًا. وتمتص الرقاقات الضوء وتنقل الشحنات بفعالية كبيرة، ما يجعلها مثالية لبعض التطبيقات مثل الخلايا الكهروضوئية والصمامات الثنائية الباعة للضوء.
وقال هاو زينج، أستاذ الفيزياء في جامعة بافالو، أن التجارب أوضحت أن استخدام رقاقات كبريتيد الباريوم زركونيوم في الألواح الشمسية ساعد في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة أكبر من مركبات السيليكون التقليدية المستخدمة حاليًا، ما قد يقلل تكلفة تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء.
وأضاف زينج «كان السيليكون أهم أشباه الموصلات المستخدمة لعقود طويلة، لكن الرقاقات الجديدة تمثل خيارًا جديدًا واعدًا.»
ونشرت الدراسة، التي قادها هاو زينج وألفها شياوشينج وي وهاولي وي، في دورية نانو إنرجي، ومولتها وزارة الطاقة الأمريكية والمؤسسة الوطنية للعلوم وشارك فيها باحثون من جامعة بافالو وجامعة تايوان نورمال وجامعة ساوثيرن للعلوم والتقنية والأكاديمية الصينية للعلوم ومختبر لوس ألاموس الوطني.
توقعات نظرية
ينتمي كبريتيد الباريوم زركونيوم إلى فئة من المواد غير السامة والموجودة في الأرض بوفرة. وافترض العلماء خلال الأعوام الماضية أن هذه المواد تمتاز بخواص ضوئية وإلكترونية مهمة وأثارت هذه الافتراضات اهتمام بعض الباحثين مثل هاو زينج.
كبريتيد الباريوم زركونيوم ليس مادةً جديدة، إذ وجد زينج معلومات عنه منذ خمسينيات القرن الماضي. وقال إن إحدى الشركات في منطقة شلالات نياجرا أنتجته في صورة مسحوق، لكن العلماء لم يهتموا به حينها.
ولم يستخدم الفريق مسحوق المركب في المشروع لكنه استخدم رقاقات أنتجها من خلال تسخين أكسيد الباريوم زركونيوم وتبخيره باستخدام الليزر، وبتكثيفه بعد ذلك على سطحٍ من الياقوت حتى تكونت الرقاقات التي خضعت بعد ذلك لمعالجة بالكبريت.
وقال هاولي وي «ركزت أبحاث أشباه الموصلات على المواد التقليدية. وتمثل الدراسة جديدة فرصةً لاكتشاف مواد جديدة.»
وقال شياوشينج وي «نستطيع حاليًا دراسة خواص رقاقات كبريتيد الباريوم زركونيوم بدقة أكبر وكذلك تطبيقاتها في الألواح الشمسية والحساسات الضوئية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء وغيرها.»
