当前位置: 资讯 - 科技前沿

我国首颗微重力科学实验卫星“生长”出铟含量高达11%的三元光电晶体

来源:中国青年报客户端 1277 2019-04-22

记者日前从中科院上海硅酸盐所获悉,该所余建定研究员带领的科研团队成功地在太空上培育出了铟含量高达11%且成分均匀、一致的InxGa1-xSbx=0.11)三元光电晶体。这是国际上首次培育出如此高浓度的三元光电晶体,相关研究结果发表在Nature出版集团旗下期刊NPJ Microgravity上。

准确地说,这种高铟量较高的三元光电晶体实际上是在我国首颗微重力科学实验卫星上生长的20164月,我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号(SJ-10)的返回式科学卫星搭载着由中国科学院上海硅酸盐研究所等联合研制的空间材料科学实验有效载荷——“多功能材料合成炉进入太空并开展科学实验研究。SJ-10卫星实验后的两年多时间,上海硅酸盐所余建定研究员带领的科研团队对空间生长的InxGa1-xSb三元光电晶体进行了深入研究。

InxGa1-xSb三元光电晶体不但是重要的红外光电器件材料,而且是高效的热光伏晶体材料,可通过改变铟和镓的成分比来调控其禁带宽度,从而充分吸收多种光谱的辐射能量,获得高热光伏转换效率。常见的城市垃圾在焚烧时将辐射一定区间内不同波长的光谱,相关研究表明, InxGa1-xSb三元光电晶体当In含量达到11%左右时能最大范围吸收该类光谱。因此,人们期待着利用具有高热光伏转换效率的InxGa1-xSb晶体制成热光伏系统,把城市垃圾燃烧后的辐射热转换为电能。

然而,InxGa1-xSb固液线分离比较宽,在地球重力对流的作用下极易产生成分偏析,因此目前在地面上只能生长出In含量为3%InxGa1-xSb晶体,制约了其在热光伏系统中的应用。

为提高热光伏转换效率,国内外进行了一系列高浓度In含量InxGa1-xSb晶体的空间生长实验。上世纪九十年代,中日两国开始合作进行InxGa1-xSb的空间晶体生长研究。2011年,日本科学家在国际空间站进行了InxGa1-xSb的空间生长机理研究,但未能获得高浓度In含量的InxGa1-xSb晶体。

余建定研究员带领的科研团队与日本宇宙科学研究所开展国际合作,利用SJ-10科学卫星开展了高浓度In含量InxGa1-xSb的空间晶体生长实验。该团队在SJ-10科学卫星实验前,进行了3年多的地面匹配实验,以不断优化空间晶体生长工艺和参数,并开发了安全可靠的空间晶体生长安瓿。空间三元晶体的生长采用二元单晶为籽晶和原料,以 GaSb(111)A/InSb/GaSb(111)A的三明治方式安置于安瓿中,在微重力下进行了60多小时的降温凝固生长。科研团队利用电子显微镜(EM)、电子探针(EPMA)和电子背散射衍射仪(EBSD)等设备对生长后的晶体进行了系统的成分和结构分析。分析结果表明,空间晶体生长界面呈平面状,晶体生长速度为0.145mm/h,晶体生长区域约为7.1mmIn含量x=0.11且均匀一致地分布在晶体生长区,得到了空间微重力条件下成分均匀一致的高浓度In含量InxGa1-xSbx=0.11)三元晶体。

相关研究工作得到中国科学院先导专项等资助。

版权与免责声明:


(1) 凡本网注明"来源:颗粒在线"的所有作品,版权均属于颗粒在线,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:颗粒在线"。违反上述声明者,本网将追究相关法律责任。


(2)本网凡注明"来源:xxx(非颗粒在线)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。


(3)如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

热点新闻推荐
COPYRIGHT 颗粒在线KELIONLINE.COM ALL RIGHTS RESERVED | 津ICP备2021003967号-1 | 京公安备案 11010802028486号