密西根大學摩根·舍伯恩著
分子束外延系統以一種系統的方式將化合物的每一層原子分層，這樣研究人員就可以在生長過程中研究薄膜結構。圖：杜賓實驗室
薄膜太陽能電池板、你手中的手機和你家裡的led燈泡都是用地球上最稀有、最昂貴的一些元素製成的。
包括密西根大學研究人員在內的乙個國際團隊已經設計出一種方法，用更便宜、更豐富的元素製造出這種光電子材料。這些化合物還可以被「調諧」，以有效地從太陽光譜中不同波長的光中獲取電能，並產生我們喜歡在照明中使用的顏色範圍。
只有特定種類的化合物——兩種或兩種以上元素的組合——才能被用來製造高效發光或集電的電子裝置。如果你還記得小學化學課，元素週期表上的每一列都被認為是一組元素。
例如，第三類包括銦和鎵等元素——這兩種相對稀缺的元素目前都是光和電結合應用的基礎。問題是，這些化合物中含有的元素通常只在世界各地的少數幾個地方發現。
「事實上，我們正面臨著耗盡其中一些元素的危險，因為它們不容易**，而且**有限，」領導u-m專案的物理學家羅伊克拉克(roy clarke)說。「對技術而言，依賴可能在10至20年內耗盡的東西是不可行的。」
研究小組找到了一種方法，將這兩種來自第3組的共有元素組合在一起，製成一種新的化合物，由第
二、四、五組元素組成。這種ii-iv-v化合物可以用來代替具有相似特性的三釩光電子材料中的稀有元素——只不過它們的含量要豐富得多，**更低。
這種由鋅、錫和氮組成的新化合物既能吸收太陽能，又能吸收光，因此它可以用於薄膜太陽能電池板，也可以用於led燈泡、手機螢幕和電視顯示屏。
用鎂代替鋅可以進一步將材料延伸到藍光和紫外光中。這兩種化合物都是「可調的」——也就是說，當研究人員培育出兩種化合物中的任何一種化合物的晶體時，這些元素的排列方式可以使材料對特定波長的光敏感。
這種可調諧性是需要的，因為它允許研究人員調整材料，以響應最廣泛波長的光。這對於發光二極體尤其重要，這樣器件設計者就可以選擇所產生的光的顏色。
克拉克說:「當你給家裡或辦公室照明時，你希望能夠調節光線的溫暖度，經常模仿自然光線。」「這些新的ii-iv-v化合物將讓我們做到這一點。」
研究生羅伯特·馬金、克里斯特爾·約克和詹姆斯·馬西斯在西密西根大學電子和計算機工程學教授史蒂夫·德賓的實驗室裡培育了這些薄膜。
馬金剛剛在華盛頓大學獲得博士學位，是這項研究的主要作者。他使用一種叫做分子束外延(mbe)的技術，在正確的條件下生產所需的化合物，從而製作出原子有序度受到嚴格控制的薄膜。
mbe將化合物的每一層原子都以一種系統的方式排列起來，這樣研究人員就可以在生長過程中研究薄膜結構。研究的下一階段，將導致各種裝置設計的建造，要求對這種材料族的電子響應進行詳細研究，並對利用其通用性的各種奈米尺度結構進行測試。
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