麻省理工學(xué)院（MIT）的工程師們報(bào)告稱(chēng)，他們創(chuàng)造了一種新半導(dǎo)體材料系列的第一批高質(zhì)量薄膜,。該項(xiàng)研究的首席研究員Rafael Jaramillo將這一壯舉稱(chēng)為他的“白鯨”,，因?yàn)樗嗄陙?lái)一直在追求這一壯舉，如果歷史重演它有可能影響多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域,。

　　創(chuàng)造其他系列半導(dǎo)體的高質(zhì)量薄膜的能力曾經(jīng)帶來(lái)了計(jì)算機(jī),、太陽(yáng)能電池、夜視相機(jī)等的出現(xiàn),。

　　Jaramillo指出,，當(dāng)引入一種新材料時(shí)，只有當(dāng)能夠獲得最高質(zhì)量的材料時(shí)才能實(shí)現(xiàn)最重要的科學(xué)突破,，“研究低質(zhì)量的材料往往會(huì)導(dǎo)致對(duì)其科學(xué)興趣和技術(shù)潛力的錯(cuò)誤否定”,。

　　另外他表示，這種新半導(dǎo)體家族即所謂的鹵化物鈣鈦礦（chalcogenide perovskites）,，可以應(yīng)用于太陽(yáng)能電池和照明,。不過(guò)他指出，半導(dǎo)體研究的歷史表明,，新半導(dǎo)體家族通常是以不可預(yù)測(cè)的方式啟用的,。

　　由于新材料具備了超穩(wěn)定的能力且由廉價(jià)的無(wú)毒元素制成，Jaramillo對(duì)其所表現(xiàn)出來(lái)的潛力感到興奮,。據(jù)悉,，Jaramillo的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的薄膜由鋇、鋯和硫組成,，它具有特定的晶體結(jié)構(gòu),，即典型的黃銅化物過(guò)氧化物?！澳憧梢酝ㄟ^(guò)改變成分來(lái)做出變化,。因此，它確實(shí)是一個(gè)材料家族,，而不僅僅是一次性的,，”Jaramillo說(shuō)道,。

　　這項(xiàng)工作已經(jīng)發(fā)表在2021年11月3日的《Advanced Functional Materials》上。Jaramillo的共同作者還有材料科學(xué)與工程系 （DMSE） 的博士后,、論文的第一作者Ida Sadeghi,、DMSE研究生Kevin Ye、Michael Xu和Yifei Li,、MIT材料科學(xué)與工程系John Chipman副教授James M. LeBeau,。

　　據(jù)了解，Jaramillo及其同事使用一種叫做分子束外延（MBE）的技術(shù)來(lái)生長(zhǎng)他們的高質(zhì)量薄膜,。該技術(shù)允許對(duì)晶體生長(zhǎng)進(jìn)行原子級(jí)的控制,，不過(guò)這很難做到并且不能保證新材料的成功。Jaramillo指出,，盡管如此,，半導(dǎo)體技術(shù)的歷史表明了發(fā)展MBE的價(jià)值，“這就是它值得一試的原因,?！?/p>

　　正如其名稱(chēng)所暗示的那樣，MBE本質(zhì)上是將分子束指向表面上原子的特定排列,。原子的這種排列方式為射出的分子提供了一個(gè)模板并讓它們?cè)谏厦嫔L(zhǎng),。“這就是為什么外延生長(zhǎng)能給你提供高質(zhì)量的薄膜,。這些材料知道如何生長(zhǎng),，”Jaramillo說(shuō)道。

　　另一個(gè)因素進(jìn)一步加劇了這項(xiàng)工作的難度,。Jaramillo指出,，制造該種化學(xué)品非常不好有，它們會(huì)發(fā)臭且會(huì)讓設(shè)備粘連,。MBE需要在真空室中進(jìn)行,，但Jaramillo回憶稱(chēng)，當(dāng)時(shí)他們不被進(jìn)入真空室,。

　　沒(méi)有參與這項(xiàng)研究工作的東京工業(yè)大學(xué)教授Hideo Hosono則表示：“（由Jaramillo等人創(chuàng)造的）薄膜顯示出鏡面平滑的圖像,，這是原子平坦的表面的結(jié)果，并且質(zhì)量非常好,。我們可以預(yù)計(jì),，實(shí)現(xiàn)設(shè)備制造如太陽(yáng)能電池和綠色LED會(huì)是下一個(gè)對(duì)象?！?/p>

　　目前,，Jaramillo的小組正專(zhuān)注于兩個(gè)領(lǐng)域：探索基本問(wèn)題以獲得對(duì)材料的更好理解、將它們整合到太陽(yáng)能電池中,。

　　雖然鹵化物鈣鈦礦并不是Jaramillo在MIT實(shí)驗(yàn)室的唯一重點(diǎn),?！暗@絕對(duì)是我們自豪的項(xiàng)目，因?yàn)樗ㄙM(fèi)了多的努力和多的延遲滿(mǎn)足,，”Jaramillo說(shuō)道,。