Майк Скарпулла (Mike Scarpulla), доцент материаловедения Университета Юты, и старший научный сотрудник лаборатории NREL (National Renewable Energy Laboratory) Кристин Альберти (Kirstin Alberi) разработали теорию использования света в процессе производства полупроводников — для устранения дефектов и получения более эффективных солнечных панелей или светодиодов. Неучтённый фактор светового воздействия, по мнению учёных, может помочь объяснить ряд загадочных расхождений в результатах разных методов обработки, а также раскрыть до сих пор незадействованный потенциал материалов.

Свои выводы Скарпулла и Альберти изложили в статье, которая вышла 16 июня в журнале Scientific Reports. Они применимы ко всем полупроводникам, но наибольшее значение имеют для материалов, сочетающих два и более элемента периодической таблицы, таких как арсенид галлия, теллурид кадмия или нитрид галлия.

Для сложных полупроводников намного острее стоит проблема дефектов на атомарном уровне. Наличие последних ухудшает контроль проводимости, снижает эффективность преобразования солнечной энергии в электричество и излучения света — в случае LED.

На протяжении почти ста лет ученые исходили из предположения, что количество дефектов вполне однозначно зависит от температуры и давления в процессе обработки. «Нами разработана полная теория, которая добавляет в это уравнение свет», — утверждает Скарпулла.

Ученые открыли, что освещение материала при его высокотемпературном обжиге в печи генерирует дополнительные электроны и может изменять состав полупроводника. Согласно данным симуляций, световая экспозиции в печи ведет к подавлению многих дефектов, чреватых проблемами при будущей эксплуатации устройств.

Команда работает над распространением своей теории на максимально возможное число полупроводников и тестированием её в реальных условиях. В частности, ученые рассчитывают добиться увеличения эффективности солнечных панелей, использующих тонкие пленки теллурида кадмия, и даже тех, что сделаны из кремния.

«Мы чувствуем себя в силах обойти некоторые хитрые проблемы, многие десятилетия мешавшие использовать ряд перспективных материалов», — заявил Скарпулла.