超带隙透明导体是中国科学院物理研究所发现的

研发家 | 2025-07-04 33

透明导体因其导电性和透明性而被广泛应用于触摸屏、太阳能电池、发光二极管、电致变色和透明显示等光电设备,成为现代信息和能源技术中不可或缺的材料。目前主流透明导体来源于半导体或绝缘体等原有透明带隙材料的混合过程,以牺牲一些透明度来实现导电性能。因此,导电性和透明性是相互制衡的。为了突破这一局限性,一些研究提出了透明导体的概念,这种概念不需要混合,即通过特殊的金属能带结构来实现理想的透明度。但目前还没有。

近日,中国科学院物理研究所研究员陆凌团队首次在一种有机电荷转移盐中发现了透明金属,并将新的透明波段命名为“超带缝”。金属中的超带缝是指介于带内吸收和带间吸收之间的无吸收波段,其原理与传统绝缘体带缝中没有光学吸收的原理是一致的。为了实现超带缝的特殊电子结构,金属带需要足够孤立,金属带的带宽小于费米面与其他占据状态和非占用状态之间的能量差,这样带内跳动引起的吸收就可以被金属带的带宽切断。同时,该带吸收的超带可以打开

为了寻找超带隙金属,该团队通过计算发现了一种已知的有机导体。 (TMTTF)2X可以满足超带隙条件,样品是通过电化学晶体生长的。研究表明,单晶体在预测的超带隙波段中呈现出明显的透明窗口,其范围从可见红光到近红外,在30微米厚度下可以透明。同时,其最低光学损耗(介电函数虚部)约为0.01,在已知化学测量比金属最低,与商用透明导电氧化膜相比。(ITO)持平,其色散和反射都低于ITO。

本研究首次将电子导电性和光学透明性与本征固体材料相结合,开辟了通过超带隙实现透明导电的新途径。

Hyper的相关研究成果-gap transparent 以conductor为题,发表在《自然-材料》中。(Nature Materials)上面。研究得到了国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。

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