麻省理工学院的工程师们报告说，他们创造了一种新的半导体材料系列的第一批高质量薄膜。首席研究员拉斐尔-贾拉米洛（Rafael Jaramillo）将这一壮举称为他的 "白鲸"，因为他多年来一直执着于追求这一壮举，如果历史重演，它有可能影响多个技术领域。创造其他系列半导体的高质量薄膜的能力导致了计算机、太阳能电池、夜视相机等的出现。

当引入一种新材料时，只有当我们能够获得最高质量的材料时，才能实现最重要的科学突破，研究低质量的材料往往导致对其科学兴趣和技术潜力的错误否定。

Jaramillo说，这种新的半导体家族，即所谓的卤化物过氧化物，可以应用于太阳能电池和照明。然而，他指出，半导体研究的历史表明，新的半导体家族通常是以不可预测的方式实现的。

Jaramillo对新材料的潜力感到兴奋，因为它们是超稳定的，由廉价的无毒元素制成。他的团队创造的薄膜由钡、锆和硫组成，具有特定的晶体结构，即 "典型的钙化过氧化物"，你可以通过改变成分来做出变化。因此它确实是一个材料家族，而不仅仅是一次性的。

这项工作计划在2021年11月的第一周发表在《先进功能材料》杂志上。它已经可以在网上获得。Jaramillo的共同作者是材料科学与工程系（DMSE）的博士后兼论文第一作者Ida Sadeghi；DMSE的研究生Kevin Ye、Michael Xu和Yifei Li；以及麻省理工学院材料科学与工程系John Chipman副教授James M. LeBeau。

一段小历史

早在20世纪50年代，法国化学家就已经制造出了卤化过氧化物。类似的工作在80年代和90年代初重复进行，但 这些材料将成为有用的半导体的想法直到2010年代初才出现，Jaramillo和其他一些人发现了它们的潜力。

他们是如何做到的？

Jaramillo及其同事使用了一种叫做分子束外延（MBE）的技术来生长他们的高质量薄膜。该技术允许对晶体生长进行原子级控制，但 "它非常难做，而且不能保证新材料的成功。尽管如此，半导体技术的历史表明了发展MBE的价值。

正如其名称所暗示的那样，MBE本质上是将分子束指向表面上原子的特定排列（"taxy "在外延中的意思是排列或方向）。原子的这种排列方式为射出的分子提供了一个模板，让它们在上面生长。"这就是为什么外延生长能给你提供最高质量的薄膜。这些材料知道如何生长。"Jaramillo解释道。

另一个因素进一步加剧了这项工作的难度。制造氯化物所需的化学品是很讨厌的。它们会发臭，而且它们会使设备粘连，因此MBE在真空室中进行。

由Jaramillo等人创造的薄膜显示出镜面光滑的图像，这是原子平坦的表面和优良的质量的结果。我们可以预计，实现设备制造，如太阳能电池和绿色LED是下一个出版物。

一朵蓝色的花反射在一层新的半导体薄膜上

下一步是什么？

贾拉米洛说：“这几乎是一个什么不是下一步的问题，既然我们能够制造出这些高质量的材料，那么我们几乎无法进行任何测量，这对广大社区的人们来说都是有趣的。”目前，他的团队正专注于两个领域：探索基本问题以更好地了解这些材料，以及将它们集成到太阳能电池中。