Utveckling av transparenta material för förnybar energi teknologier Elaboration of transparent electronic materials for renewable energy technologies Transparent elektronik är en ny teknik som utnyttjar halvledare med stort bandgap för att åstadkomma osynliga optoelektroniska komponenter. Transparenta ledande oxider (TCO) med stort bandgap är lämpliga som material eftersom de både uppvisar en hög genomskinlighet och en god ledningsförmåga. Om dessa material kan växas i tunna skikt kan de användas till en mängd olika tillämpningar, t.ex. arkitektoniska fönster, solceller och optoelektriska komponenter. Vanligtvis används tunna filmer av indium-tenn-oxid (ITO) som genomskinliga elektroder för de flesta tillämpningar. Den växande marknaden för platta bildskärmar har orsakat en akut ökning av indiumkonsumtionen, vilket resulterat i att priset på indium har tiofaldigats. Det är därför viktigt att utveckla alternativa material för genomskinliga elektroder. Vidare är det av yttersta vikt att utveckla nya typer av p-dopade TCO med minst lika goda optiska och elektriska egenskaper som de befintliga n-dopade TCO. Detta skulle öppna för en ny typ av tillämpningar för transparent elektronik som inbegriper pn-övergångar och diodstrukturer. Zinkoxid (ZnO) är en halvledare med stort bandgap, 3.37 eV. ZnO är ett viktigt elektroniskt och fotoniskt material för en mängd teknologiska komponenter. Filmer av ZnO har en god genomskinlighet med mer än 93% transmission av synligt ljus. Rent ZnO är en isolator, men genom n-dopning kan materialet göras ledande med extremt låg resistivitet, ner till 10-4Ohm cm2 . Samtidigt har uppmärksamhet fokuserats på studier av filmer och nanostrukturer av ZnO som det optiskt aktiva materialet i lysdioder. Effektiv ljusemission vid rumstemperatur möjliggörs i ZnO på grund av en hög bindningsenergi hos excitonen (60 meV). ZnO är därför ett idealt material för lysdioder, men utvecklingen av lysdioder baserade på ZnO hejdas av att det ännu inte finns någon metod för stabil p-doping. Ett rimligt alternativ är att kombinera n-dopat ZnO med ett annat p-dopad material till så kallade heterostruktur. Bland de p-dopade oxiderna är NiO ett lovande material som också är genomskinligt för synligt ljus och det har ett stort bandgap (3.6 ? 4 eV). Konduktiviteten i NiO är kopplad till defekter såsom Ni-vakanser, interstitiellt syre eller dopatomer såsom litium. En heterostruktur av tunna filmer eller nanostrukturer av dessa två material skulle möjliggöra en genomskinlig pn-övergång som är nyckeln till elektroniska komponenter. En sådan heterostruktur skulle med fördel kunna använda i både lysdioder och i genomskinliga solceller. Utvecklingen av dessa material skulle därför väsentligt bidra till en hållbar utveckling av samhället i form av förnybar energi och energieffektivisering. Med denna ansökan skulle vi inleda ett samarbete som för samman forskare vid Institutionen för Fysik, Kemi, och Biologi vid Linköpings Universitet (LiU, Sverige) och Solid State Physics Department vid National Research Center (NRC, Egypten). Betydande synergieffekter förväntas i form av forskningsinsatser inom dessa institutioner, och detta projekt syftar till att kanalisera en del av arbetet för att uppnå gemensamma mål. Båda grupperna har kompetens inom tillväxt och karaktärisering av halvledare, men det är främst den komplementära expertisen och den alternativa forskningsutrustningen som ska utnyttjas i detta projekt, för utbyte av idéer och material prover med syfte till gemensamma publikationer och workshops. Materials science can contribute significantly toward development of renewable energy technologies via providing new materials for future generation light emitting diodes (LEDs) and solar cells. In order to grasp the entire potential for the emerging transparent electronics, semiconductor materials of both - electron (n) and hole (p) type conductivity are required. Among the wide band gap semiconductors ZnO is rather developed n-type material, although its p-type conductivity is still a solid an obstacle. While NiO is oxide material with stable p-type conductivity, integration of two materials can lead to efficient p-n junction with plenty of applications. Furthermore, both materials are transparent for visible light, thus enabling contribution to emerging Transparent Electronics. In this project, we propose elaboration of both p- and n -type transparent oxides with low cost industry compatible technology. The complete characterization of structural, optical and electrical properties of the materials will be performed, aimed to obtain enhanced electrical properties and tuned transparency over a large spectral range from ultraviolet (UV) up to mid-infrared (IR). Final stage of the project will be fabrication of a hetero p-n junction for LEDs, transparent for visible light. The project will open the pathway towards the realization of transparent systems and devices and also efficient photovoltaic and solar cells for the future energy production & energy saving technologies.