量子点是具有潜在应用于太阳能电池和电子设备的纳米尺寸半导体颗粒。格罗宁根大学的科学家及其苏黎世苏黎世的同事现在已经发现了如何提高铅 - 硫量子点的电荷电导率的效率。他们的结果将在9月29日刊登在科学进步杂志上。
量子点是大约1000个原子的簇，其作为一个大的“超原子”。作为胶体合成的点，即悬浮在液体中，像一种油漆，可以用简单的基于溶液的处理技术组织成薄膜。这些薄膜可以将光转换成电。然而，科学家发现电子属性是一个瓶颈。Daniel Balazs博士解释说：“特别是空穴传导，带负电的电子的正面对应物”。格罗宁根大学高分子材料研究所光电物理与光电子学系Maria A. Loi教授。
化学计量学
Loi的团队与硫化铅量子点一起工作。当光在这些点中产生电子 - 空穴对时，通过点的组合，电子和孔不会以相同的效率移动。当两者的运输受到限制时，空穴和电子可以容易地复合，这降低了光能转换的效率。因此，巴拉兹开始提高量子点中不良孔的导通性，并找到一种使这类材料可调和多功能的工具包。
“问题的根源是铅硫化学计量，”他解释说。在量子点中，几乎一半的原子在超原子的表面上。在铅硫系统中，铅原子优先填充外部部分，这意味着铅与硫的比例为1：3而不是1：1。铅的过量使得这个量子点比空穴更好的电子导体。
薄膜
在散装材料中，通常通过“掺杂”材料改善输送：加入少量杂质。然而，迄今为止，向量子点添加硫的尝试已经失败。但现在，巴拉斯和洛伊已经找到了一种方法，从而增加空穴流动性，而不影响电子迁移率。
许多团体试图将硫的添加与其他生产步骤相结合。然而，这引起许多问题，例如破坏薄膜中的点的组装。相反，Balazs首先生产订购的薄膜，然后加入活性硫。因此，硫原子成功地添加到量子点的表面，而不影响膜的其它性质。“量子点薄的组装过程中的化学和物理过程的仔细分析，电影和增加额外的硫，需要什么来得到这样的结果。这就是为什么我们集团，从苏黎世我们的化学同仁的合作，是成功的到底。”
设备
Loi的团队现在能够添加不同量的硫，这使得它们能够调节超级原子组件的电性能。“我们现在知道，我们可以提高量子点太阳能电池的效率高于目前的11％的记录，下一步是表明这种方法也可以制造其他类型的功能器件，如热电器件。” 它强调量子点的独特性质- 它们作为具有特定电性质的一个原子。“现在我们可以组装它们，并且可以按照我们的意愿来设计电气性能，这是散装材料不可能的，它为电子和光电子器件开辟了新的视角。”