??記者日前從中科院上海硅酸鹽所獲悉，該所余建定研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)成功地在“太空上”培育出了銦含量高達(dá)11%且成分均勻、一致的InxGa1-xSb（x=0.11）三元光電晶體。這是國(guó)際上首次培育出如此高濃度的三元光電晶體，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature出版集團(tuán)旗下期刊NPJ Microgravity上。

準(zhǔn)確地說(shuō)，這種高銦量較高的三元光電晶體實(shí)際上是在我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星上“生長(zhǎng)的”。2016年4月，我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)（SJ-10）的返回式科學(xué)衛(wèi)星搭載著由中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所等聯(lián)合研制的空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)有效載荷——“多功能材料合成爐”進(jìn)入太空并開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。SJ-10衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)后的兩年多時(shí)間，上海硅酸鹽所余建定研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)空間生長(zhǎng)的InxGa1-xSb三元光電晶體進(jìn)行了深入研究。

InxGa1-xSb三元光電晶體不但是重要的紅外光電器件材料，而且是高效的熱光伏晶體材料，可通過(guò)改變銦和鎵的成分比來(lái)調(diào)控其禁帶寬度，從而充分吸收多種光譜的輻射能量，獲得高熱光伏轉(zhuǎn)換效率。常見(jiàn)的城市垃圾在焚燒時(shí)將輻射一定區(qū)間內(nèi)不同波長(zhǎng)的光譜，相關(guān)研究表明， InxGa1-xSb三元光電晶體當(dāng)In含量達(dá)到11%左右時(shí)能最大范圍吸收該類光譜。因此，人們期待著利用具有高熱光伏轉(zhuǎn)換效率的InxGa1-xSb晶體制成熱光伏系統(tǒng)，把城市垃圾燃燒后的輻射熱轉(zhuǎn)換為電能。

然而，InxGa1-xSb固液線分離比較寬，在地球重力對(duì)流的作用下極易產(chǎn)生成分偏析，因此目前在地面上只能生長(zhǎng)出In含量為3%的InxGa1-xSb晶體，制約了其在熱光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用。

為提高熱光伏轉(zhuǎn)換效率，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了一系列高濃度In含量InxGa1-xSb晶體的空間生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。上世紀(jì)九十年代，中日兩國(guó)開(kāi)始合作進(jìn)行InxGa1-xSb的空間晶體生長(zhǎng)研究。2011年，日本科學(xué)家在國(guó)際空間站進(jìn)行了InxGa1-xSb的空間生長(zhǎng)機(jī)理研究，但未能獲得高濃度In含量的InxGa1-xSb晶體。

余建定研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)與日本宇宙科學(xué)研究所開(kāi)展國(guó)際合作，利用SJ-10科學(xué)衛(wèi)星開(kāi)展了高濃度In含量InxGa1-xSb的空間晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。該團(tuán)隊(duì)在SJ-10科學(xué)衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)前，進(jìn)行了3年多的地面匹配實(shí)驗(yàn)，以不斷優(yōu)化空間晶體生長(zhǎng)工藝和參數(shù)，并開(kāi)發(fā)了安全可靠的空間晶體生長(zhǎng)安瓿。空間三元晶體的生長(zhǎng)采用二元單晶為籽晶和原料，以 GaSb(111)A/InSb/GaSb(111)A的三明治方式安置于安瓿中，在微重力下進(jìn)行了60多小時(shí)的降溫凝固生長(zhǎng)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)利用電子顯微鏡（EM）、電子探針（EPMA）和電子背散射衍射儀（EBSD）等設(shè)備對(duì)生長(zhǎng)后的晶體進(jìn)行了系統(tǒng)的成分和結(jié)構(gòu)分析。分析結(jié)果表明，空間晶體生長(zhǎng)界面呈平面狀，晶體生長(zhǎng)速度為0.145mm/h，晶體生長(zhǎng)區(qū)域約為7.1mm，In含量x=0.11且均勻一致地分布在晶體生長(zhǎng)區(qū)，得到了空間微重力條件下成分均勻一致的高濃度In含量InxGa1-xSb（x=0.11）三元晶體。

相關(guān)研究工作得到中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)等資助。