通过在光学物理实验中使用激光光谱学，克莱姆森大学的研究人员取得了新的突破，这可能会为驱动电子设备带来更快、更便宜的能量。这种用溶液处理过氧化物的新方法旨在彻底改变各种日常物品，如太阳能电池、发光二极管、智能手机和计算机芯片的光电探测器。溶液处理过的过氧化物是下一代材料，可用于屋顶的太阳能电池板、用于医疗诊断的x光探测器和用于日常生活照明的发光二极管。
该研究论文的第一作者Kobbekaduwa说：“过氧化物材料用于光学应用，如太阳能电池和发光二极管。已经设计好了。”这很重要，因为它比目前的硅基太阳能电池更容易合成。这可以通过溶液处理来实现——在硅中，你必须采用不同的方法，这些方法更加昂贵和耗时。“这项研究的目的是使材料更高效、更便宜、更容易生产。
研究小组使用了一种独特的方法：超快光电流光谱(比大多数方法具有更高的时间分辨率)来确定俘获载流子的物理性质。在这个学科中，以皮秒为单位测量的数据非常频繁，也就是万亿分之一秒。
“我们使用这种(过氧化物)材料来制造设备，用激光照射它，并激发材料中的电子，”Kobbekaduwa说。“然后利用外部电场产生光电流。通过测量光电流，我们实际上可以告诉人们这种材料的特性。在我们的例子中，我们定义了坍塌状态，这是材料中的缺陷。一旦物理属性被定义，研究人员就可以识别缺陷，这最终是材料低效的原因。当缺陷减少或钝化时，效率可以提高，这对太阳能电池和其他设备非常重要。
由于材料是通过诸如旋涂或喷墨印刷的固溶工艺生产的，引入缺陷的可能性将增加。低温工艺比生产纯材料的超高温工艺便宜。但是价格在材料上更有缺陷。这两种技术之间的平衡意味着可以以更低的成本获得更高质量和更高效的设备。
通过向材料发射激光来确定信号，例如，如何在材料中传播。用激光照射样品并收集电流使这项工作成为可能，并使其不同于没有电场的其他实验。UPQD团队的Adhikari说：“通过分析电流，我们可以看到电子是如何运动的，以及它们是如何从缺陷中出来的。”这是可能的，因为我们的技术涉及超快时间尺度和电场。现场设备。一旦电子陷入缺陷，使用其他技术进行实验的人就无法消除它们。但是我们可以把它取出来，因为我们有电场。电子在电场下带有电荷，它们可以从一个地方移动到另一个地方。我们可以分析它们在材料中从一点到另一点的转移。
这种传输和材料缺陷的影响将影响这些材料及其使用的设备的性能。这是学生在导师指导下的重要发现的一部分，取得的进展将带来下一个重大突破。