屏幕的全新时代——透明金属薄膜

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近日，宾夕法尼亚州立大学的科研人员研发出一种新型透明导体材料，在显示屏及太阳能电池领域具有广阔的应用前景。

近日，宾夕法尼亚州立大学的材料科学家发现了一种透明导体新材料，如果将它应用于大屏幕显示器、智能窗口甚至触摸屏以及太阳能电池，在提升效率的同时，还可大大降低产品的成本。


在过去的60年里，氧化铟锡透明导体（ITO）占据了显示器市场份额的90%。但是，在过去的10年间，铟的价格大幅增加，而显示屏已经成为智能手机和平板电脑的主要成本来源，约占总成本的40%。尽管内存和处理器越来越便宜，但是显示器却变得越来越昂贵。因此，厂商纷纷寻找可以替代ITO的材料以降低成本，但是直到现在仍旧没有找到像ITO那样透明导电又便于生产的材料。


12月15日，Roman Engel-Herbert的科研团队在Nature Materials期刊在线发表了从新的材料设计角度来处理这个问题的研究成果。他们利用一种厚度约10[color=rgb(68, 68, 68) !important]纳米的 “关联金属”薄膜材料，与传统金属（如金、银、铜等）中电子像气体一样流动完全不同，在这种材料（如钒酸锶和钒酸钙）中，电子像液体一样流动，这使得这种金属材料具有高导电性和透明度。


为了更好地理解这种材料是如何兼具透明性和导电性的，Engel-Herbert及其团队请教了罗格斯大学的教授Karin Rabe。Rabe教授帮助他们解决了其中涉及的数学和理论问题。现在他们已经理解这项发现背后的核心机制，他们相信，以理论工作为基础，就可以找到更多像钒酸锶和钒酸钙一样的“关联金属”。

“‘关联金属’的使用性能与ITO相差无几，甚至更好”，Engel-Herbert说，“现在，最主要的问题是如何大规模生产制造这种新材料。从我现在的理解来看，在相同的工业设备条件下，矾酸锶和钒酸钙材料没有理由不能替代替代 ITO材料”。


随着显示技术的发展，Engel-Herbert和他的团队都非常高兴自己研发的新材料可以在新型钙钛矿太阳能电池方面具有很广阔的应用前景。经过仅仅十几年的发展，这些钙钛矿材料性能优于商业硅太阳能电池，但是它同时需要一个廉价的透明导体作为辅助。因此，利用矾酸锶和钙钛矿材料，就有望在讲来制造出廉价高效的太阳能电池。来自: 材料人网