Nous avenços en l'estudi de l'estructura del silici
El silici amorf és, sens dubte, un dels materials essencials que sʼutilitzen actualment per construir la nova generació de plaques fotovoltaiques i pantalles planes de televisió. En un treball que han dut a terme investigadors de la Universitat de Girona en col·laboració amb investigadors del Departament de Física Aplicada i Òptica de la Universitat de Barcelona i del Centre Nacional de Recerca Científica de França (CNRS), sʼha pogut determinar que lʼenergia del silici amorf, en lʼestat que li confereix més estabilitat, és un 50 % inferior al valor que se li havia assignat fins ara. Segons els investigadors, aquesta informació és rellevant per comprendre lʼestructura dʼaquest material i millorar-ne les propietats.
El silici amorf és, sens dubte, un dels materials essencials que sʼutilitzen actualment per construir la nova generació de plaques fotovoltaiques i pantalles planes de televisió. En un treball que han dut a terme investigadors de la Universitat de Girona en col·laboració amb investigadors del Departament de Física Aplicada i Òptica de la Universitat de Barcelona i del Centre Nacional de Recerca Científica de França (CNRS), sʼha pogut determinar que lʼenergia del silici amorf, en lʼestat que li confereix més estabilitat, és un 50 % inferior al valor que se li havia assignat fins ara. Segons els investigadors, aquesta informació és rellevant per comprendre lʼestructura dʼaquest material i millorar-ne les propietats.
A diferència dels materials cristal·lins, en què els àtoms es troben ordenats, els materials amorfs no tenen una estructura ben definida. Això és així perquè, en tant que lʼestat ordenat és únic, tots els àtoms tenen una posició única possible, mentre que en una estructura amorfa els àtoms es poden desordenar en diferents posicions i adoptar múltiples configuracions dʼenergies diferents. Segons una teoria publicada a finals dels anys vuitanta, el silici amorf només podia existir per sobre dʼun grau de desordre mínim. Aquesta configuració menys desordenada, que es coneix amb el nom dʼestat relaxat, és la que confereix més estabilitat al material i fa que les seves propietats variïn menys al llarg del temps. Per aquesta raó, les tècniques per dipositar capes primes de silici amorf cerquen dʼapropar-se al màxim a lʼestat relaxat.
Tot i la importància de la predicció teòrica, fins ara no sʼhavia determinat experimentalment lʼenergia de lʼestat relaxat. En lʼestudi, publicat recentment a la revista especialitzada Physica Status Solidi - Rapid Research Letters, sʼha mesurat amb la tècnica de calorimetria diferencial lʼenergia dʼuna vintena de mostres obtingudes per diverses tècniques de dipòsit, i sʼha pogut constatar que, malgrat obtenir valors diversos en les mostres dipositades per una mateixa tècnica, el valor mínim coincideix per a totes les tècniques de dipòsit. Aquest fet, juntament amb altres consideracions basades en estudis anteriors, han portat a determinar el valor dʼaquesta energia mínima corresponent a lʼestat relaxat. El valor obtingut és un 50 % inferior al que es prenia fins ara com a referència i representa una informació clau per als especialistes en lʼestructura del silici amorf, ja que els models teòrics del material seran més o menys realistes depenent de si sʼapropen o no a lʼenergia experimental.
Dʼaltra banda, els resultats obtinguts corroboren el que fins ara sʼhavia trobat de manera experimental: que les millors capes són aquelles que sʼobtenen a partir dʼuna fase gasosa i que contenen hidrogen en la seva estructura.
Kail, F.; Farjas, J.; Roura, P.; Secouard, C.; Nos, O.; Bertomeu, J.; Roca i Cabarrocas, P. «The configurational energy gap between amorphous and crystalline silicon». Physica Status Solidi - Rapid Research Letters, setembre de 2011, vol. 5, pàg. 361-363. DOI: 10.1002/pssr.201105333.