Компьютерные симуляции упростят совершенствование прозрачных электродов

Чувствительные к нажатию экраны смартфонов и планшетов, панели солнечных батарей, окна с электроподогревом — все эти устройства объединяет использование прозрачных оксидных слоев (transparent conducting oxide, TCO), проводящих электричество.

Прозрачность и электропроводность — два главных качества таких материалов, над улучшением которых работают инженеры и ученые во всем мире, хотя большое внимание также уделяется увеличению пластичности оксидных слоев и снижению температуры их изготовления. Любой, даже незначительный оттенок представляет проблему, так как препятствует прохождению света от матрицы дисплея к глазам пользователя или от солнца к фотоэлектрическому слою солнечных батарей.

Исследователи из Фраунгоферовского Института механики материалов (IWM) во Фрайбурге (Германия) разработали эффективную методику компьютерного моделирования свойств слоев TCO. По их заявлению, предложенный способ отличается высокой реалистичностью симуляции атомной структуры и учетом всех возможных ее несовершенств — как для неупорядоченных аморфных, так и для кристаллических оксидных слоев.

«Мы можем непосредственно отслеживать, как изменяется плотность состояний слоя при изменении его атомной структуры», — поясняет доктор Вольфганг Кернер (Wolfgang Körner).

Поскольку тестирование материала методом проб и ошибок осуществляется на компьютере, на определение характеристик новых разновидностей TCO уходит гораздо меньше времени, чем при использовании традиционного подхода.

Исследователи уже смогли прояснить некоторые аспекты влияния на прозрачность оксидных слоев присутствующих в них дефектов, например, атомов водорода. Они показали, что удаление водорода путем нагрева в среде, богатой кислородом, улучшает прозрачность ряда оксидов. С другой стороны, добавление в атомную структуру TCO строго рассчитанных примесей, также позволяет добиться увеличения как прозрачности, так и электропроводности оксидных слоев.

Эти достижения ученых IWM углубляют понимание того, как формируются различные свойства оксидных слоев. Они позволят промышленникам более осознанно подходить к получению таких материалов с заранее заданными характеристиками.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI