La mobilità è un parametro chiave per le prestazioni dei semiconduttori e riguarda la velocità e la facilità con cui gli elettroni possono muoversi all'interno di una sostanza. I ricercatori hanno ora raggiunto la più alta mobilità tra i film sottili di diossido di stagno mai riportata. Questa elevata mobilità potrebbe consentire agli ingegneri di creare semiconduttori di biossido di stagno sottili e persino trasparenti da utilizzare nelle luci a LED di prossima generazione, pannelli solari fotovoltaici o tecnologie di visualizzazione touch-sensitive.

Lo stagno e l'ossigeno possono essere combinati in un certo modo per diventare diossido di stagno, un materiale che può essere trasformato in un semiconduttore. I semiconduttori sono la base dei chip dei computer, pannelli solari e altro. Dagli anni Sessanta, il biossido di stagno ha trovato impiego in applicazioni industriali tra cui sensori di gas ed elettrodi trasparenti per dispositivi solari. Il materiale è adatto a queste cose a causa della sua elevata mobilità. Per la maggior parte delle applicazioni, Più alto è meglio. Però, l'elevata mobilità dell'ossido di stagno era possibile solo in grandi cristalli sfusi, fino ad ora.

"Abbiamo dimostrato la massima mobilità mai raggiunta in un film sottile di ossido di stagno. Una mobilità migliorata non solo migliora la conduttività ma anche la trasparenza del materiale, " disse Shoichiro Nakao, un ricercatore del Dipartimento di Chimica dell'Università di Tokyo. "In genere, trasparenza e conducibilità non possono coesistere in un materiale. I tipici materiali trasparenti come il vetro o la plastica sono isolanti, mentre i materiali conduttori come i metalli sono opachi. Pochi materiali mostrano una conduttività trasparente:è molto interessante!"

Più un semiconduttore è trasparente, più luce può far passare. Nakao e il suo team hanno realizzato un film sottile di ossido di stagno che consente il passaggio della luce visibile e del vicino infrarosso. Questo è un grande vantaggio per l'efficienza di conversione di potenza dei pannelli solari fotovoltaici, ma altri usi potrebbero includere display touchscreen migliorati con precisione e reattività ancora migliori, o luci a LED più efficienti.

"Il nostro metodo di produzione è stato fondamentale per creare una sostanza con queste proprietà. Abbiamo utilizzato un laser altamente focalizzato per evaporare pellet di puro biossido di stagno e depositare o coltivare il materiale esattamente come lo volevamo, " ha detto Nakao. "Un tale processo ci consente di esplorare diverse condizioni di crescita e come incorporare sostanze aggiuntive. Ciò significa che possiamo dotare i semiconduttori di biossido di stagno di elevata mobilità e funzionalità utili".