ليزر بيروفسكايت فعال في تبديد الحرارة باستخدام ركيزة ماسية عالية التوصيل الحراري

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > ليزر بيروفسكايت فعال لتبديد الحرارة باستخدام ركيزة ماسية عالية التوصيل الحراري

يوضح الشكل التخطيطي لليزر ذو وضع المعرض الهامس (WGM) MAPbI3 الذي يتم ضخه بصريًا والذي يشتمل على صفيحة نانوية مثلثة MAPbI3 وطبقة فجوة SiO2 وركيزة ماسية. ائتمان
© مطبعة العلوم الصينية

يوضح الشكل التخطيطي لليزر ذو وضع المعرض الهامس (WGM) MAPbI3 الذي يتم ضخه بصريًا والذي يشتمل على صفيحة نانوية ثلاثية MAPbI3 وطبقة فجوة SiO2 وركيزة ماسية. ائتمان
© Science China Press

المستخلص:
حققت ليزرات البيروفسكايت تقدمًا سريعًا في تطوير الليزر المثار ذو الموجة المستمرة من الليزر المثار بنبض الفيمتو ثانية، والذي يعتبر خطوة حاسمة نحو الليزر المثار كهربائيًا. بعد الليزر الموجي المستمر في درجة حرارة الغرفة، فإن الهدف التالي هو تحقيق الليزر المدفوع كهربائيًا. في ليزر الحقن الكهربائي المتوفر تجاريًا، تظهر أشباه الموصلات البلورية الفوقية التقليدية ذات الموصلية الحرارية الكبيرة κ وحركة حامل الشحنة العالية m تسخينًا مقاومًا صغيرًا تحت تدفق تيار كبير. في حين تمتلك البيروفسكايت قابلية تنقل كبيرة ومتوازنة لحامل الشحنة، فإنها تعاني من قيم κ صغيرة. الموصلية الحرارية لـ MAPbI3 هي 1-3 W m−1 K−1، وهي أقل شأنا من GaAs (50 W m−1 K−1). ومن ثم، فإن الحرارة المحولة من فقدان الطاقة عبر مسارات غير إشعاعية لا يمكن تبديدها بشكل فعال. سيؤدي هذا الفشل إلى زيادة عتبة الليزر حيث تشغل الموجات الحاملة نطاقًا أوسع من الطاقة عند درجة حرارة أعلى، مما يخفف من الانعكاس السكاني لأي انتقال معين إلى جانب مشاكل أخرى مثل التدهور والعيوب الناجمة عن الحرارة. قد تصل أدنى عتبة إثارة كهربائية لليزر البيروفسكايت الموزع (DFB) إلى 24 مللي أمبير سم. علاوة على ذلك، نظرًا لحقن التيار العالي في بنيات الصمام الثنائي الباعث للضوء التقليدية المصنوعة من البيروفسكايت والمستخدمة في أجهزة الليزر، فإن كفاءة الكم الخارجية ستكون مقيدة بشكل كبير في ظل ظروف حقن التيار العالي بسبب تسخين جول. ومن ثم، فإن إدارة الحرارة تمثل عنق الزجاجة أمام تطوير أشعة الليزر المعتمدة على البيروفسكايت والتي تعمل بالكهرباء.

ليزر بيروفسكايت فعال لتبديد الحرارة باستخدام ركيزة ماسية عالية التوصيل الحراري

بكين، الصين | تم النشر في 14 أبريل 2023

في ضوء ذلك، قامت مجموعة من الباحثين، بما في ذلك البروفيسور جوهوي لي، والبروفيسور شينغوانغ يو، والبروفيسور يانكسيا كوي من جامعة تاييوان للتكنولوجيا، والبروفيسور كايبو تشنغ من جامعة لوند، بعرض ليزر البيروفسكايت النانوي على ركيزة من الماس يمكنها تبديد الحرارة المتولدة أثناء الضخ البصري بكفاءة. يتميز الليزر الموضح بعامل Q يبلغ حوالي عام 1962، وعتبة ليزر تبلغ 52.19 ميكروجول سم −2. يتم تحقيق الحبس البصري المحكم أيضًا عن طريق إدخال طبقة فجوة SiO2 رقيقة بين الصفائح النانوية والركيزة الماسية. تُظهر توزيعات المجال الكهربائي داخل الهياكل أن فجوة SiO2 الواسعة التي يبلغ سمكها 200 نانومتر تنتج مجالًا أقل تسربًا بشكل واضح في الركيزة الماسية، مما يقترح في الوقت نفسه حبسًا أفضل للوضع داخل الصفائح النانوية MAPbI3. قاموا بتقييم تبديد الحرارة في ليزر الصفائح النانوية البيروفسكايت على الركيزة الماسية من خلال التغيرات في درجات الحرارة في ظل ظروف الضخ البصري. يتميز الليزر بحساسية درجة حرارة منخفضة تعتمد على كثافة المضخة (~ 0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) من خلال دمج الركيزة الماسية. تكون الحساسية أقل بمقدار واحد إلى أمرين من القيم الخاصة بأشعة ليزر البيروفسكايت النانوية المُبلغ عنها مسبقًا على ركائز زجاجية. تمكن الركيزة الماسية ذات الموصلية الحرارية العالية ليزر الصفائح النانوية من العمل بكثافة مضخة عالية. يمكن أن تلهم هذه الدراسة تطوير ليزر البيروفسكايت الذي يعمل بالكهرباء. تم نشر هذا العمل في مجلة SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (U21A20496، 61922060، 61775156، 61805172,12104334،62174117، 61905173، و202102150101007)، برنامج البحث والتطوير الرئيسي لمقاطعة شانشي (2022)، معهد شانشي زيدا للمواد المتقدمة و برنامج الهندسة الكيميائية (020SX-TD20210302123154)، مؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة شانشي (20210302123169 و2021)، المشروع البحثي المدعوم من مجلس شانشي للمنح الدراسية الصيني (033-2021)، المشروع البحثي المدعوم من معهد شانشي-زيدا للمواد المتقدمة والهندسة الكيميائية (008SX-FR2020206)، وإدخال مشروع المواهب الخاص لمدينة Lvliang (Rc2020207 وRc202006935009). يقر Guohui Li أيضًا بالدعم المقدم من مجلس المنح الدراسية الصيني (XNUMX).

####

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
المسؤول الإعلامي

باي يان
مطبعة العلوم الصينية
جهة اتصال الخبراء

جوهوي لي
جامعة تاييوان للتكنولوجيا

حقوق النشر © Science China Press

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: