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美国团队取得钙钛矿的新发现

材料来源：compoundsemiconductor

明尼苏达大学的研究课题为新型导电透明材料提供了更多可能

明尼苏达大学的研究小组发现宽禁带透明钙钛矿锡酸钡(BaSnO3 )具有透明度和导电性—这是触摸屏和智能窗最受欢迎的两种品质。

由K. Andre Mkhoyan领导的研究小组率先在钙钛矿晶体中观察到金属线。BaSnO3的金属性能尚未被广泛研究，这一研究结果是通过透射电子显微镜（TEM）发现的，该技术可以实现高达1000万放大率的图像，该研究发表在Science Advances上。

TEM专家Mkhoyan说：“这些金属线缺陷的导电性质和择优取向意味着我们可以制成像玻璃一样透明，同时像金属一样具有定向导电的材料。” Ray D. 和 Mary T. Johnson是明尼苏达大学科学与工程学院化学工程与材料科学系的主席，他们表示：“这给了我们世界上最好的两样礼物，我们可以使窗口或新型触摸屏透明且同时具有导电性，这非常令人兴奋。”

线缺陷（最常见的是位错）是一排偏离正常顺序的原子。由于位错与主体晶体具有相同的组成元素，位错核心处电子带结构的变化由于对称性降低和应力仅与主体的变化略有不同。研究人员需要在位错之外寻找金属线缺陷，缺陷成分和由此产生的原子结构大不相同。

化学工程与材料科学系研究生、该研究的主要作者Hwanhui Yun说，“由于BaSnO3薄膜具有独特的原子构型，因此我们很容易在高分辨率扫描透射电子显微镜图像中发现这些线缺陷。”

在这项研究中，BaSnO3薄膜生长在明尼苏达双城大学实验室的MBE上。在这些薄膜中观察到的金属线缺陷会沿着薄膜生长方向传播，这意味着研究人员可以潜在地控制线缺陷出现的方式或位置，并可以根据需要在触摸屏，智能窗户和其他要求透明性和导电性相结合的未来技术中对其进行工程设计。

钙钛矿晶体（ABX3）在晶胞中包含三个元素。这使得它可以自由地改变结构，如构成和晶体对称性，以及容纳各种缺陷的能力。由于线缺陷核中原子的配位和键合角度不同，引入了新的电子态，使电子能带结构发生了局部的突变，从而使线缺陷变成了金属。

参考文献：

'Metallic line defect in wide-bandgap transparent perovskite?BaSnO3'?by?Hwanhui Yun?et al;?Science Advances 15 Jan 2021:?Vol. 7, no. 3

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