東京科學大學發現一種可將原本「不發光」的尖晶石型(Spinel-type)結晶轉換為「高效率發光結晶」的半導體材料,並證實此材料同時具有電流傳輸可控制性。
在現有的電致發光半導體材料中,綠色發光的有效率發光是一項瓶頸;此外,太陽電池常用材料雖具優異性能,卻存在成本高昂或含有有毒元素等問題。針對這些課題,東京科學大學將目光轉向過去在光電材料領域中較少受到關注且普遍被認為「不具發光性」的尖晶石型結晶構造。
研究中,東京科學大學重新檢視尖晶石型結晶中原子排列方式與電子遷移行為,並發現只要針對特定元素的組合方式進行設計,即可使尖晶石型結晶轉變為具有高效率發光特性的材料。進一步透過材料組成微調,不僅能實現高效率的綠色發光,亦可將發光波段擴展並精密控制於紫色至橘色範圍內。
此外,研究團隊也證實可藉由材料設計控制電流傳輸機制,透過切換以「電子主導」或「正電荷(電洞)主導」的導電狀態,使材料的導電性產生超過10億倍以上的差異,展現出極高的電性調控潛力。