تكنولوجيا النانو الآن - بيان صحفي: تصميم جديد لخلية البيروفسكايت الكهروكيميائية لانبعاث الضوء واكتشافه

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > تصميم جديد لخلية البيروفسكايت الكهروكيميائية لانبعاث الضوء واكتشافه

ائتمان الخلية الكهروكيميائية المتكاملة من السيليكون والبيروفسكايت ثنائي الوظيفة
أويا

ائتمان الخلية الكهروكيميائية المتكاملة من السيليكون والبيروفسكايت ثنائي الوظيفة
منظمة الدول الأمريكية

المستخلص:
منشور جديد من Opto-Electronic Advances، 10.29026/oea.2023.220154 يناقش التصميم الجديد لخلية البيروفسكايت الكهروكيميائية لانبعاث الضوء واكتشاف الضوء.

خلية كهروكيميائية بيروفسكايت بتصميم مبتكر لانبعاث الضوء وكشف الضوء

سيتشوان، الصين | تم النشر في 12 مايو 2023

على الرغم من أن أجهزة الهاليد البيروفسكايت الباعثة للضوء تظهر خصائص استثنائية مثل الكفاءة العالية ونقاء الألوان العالي والتدرج اللوني الواسع، فإن تكاملها الصناعي يعاني عمومًا من التعقيد التكنولوجي للهيكل متعدد الطبقات للأجهزة جنبًا إلى جنب مع ضعف الاستقرار الناجم عن التسخين أثناء التشغيل. تعد الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء من هاليد البيروفسكايت نوعًا جديدًا من الأجهزة الإلكترونية الضوئية للبيروفسكايت التي تختلف عن الثنائيات الباعثة للضوء من البيروفسكايت من خلال بنية أحادية الطبقة بسيطة. تتكون الخلية الكهروكيميائية الباعثة للضوء الواردة في ورقة البيروفسكايت من ركيزة من السيليكون، وطبقة بيروفسكايت مركبة متعددة الوظائف (خليط من بلورات هاليد البيروفسكايت الدقيقة، ومصفوفة دعم البوليمر، وأيونات متحركة مضافة)، وفيلم شفاف من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار. . نظرًا للتوصيل الحراري الجيد للسيليكون، يتحمل الجهاز تسخينًا حراريًا أقل بنسبة 40% أثناء التشغيل مقارنة بالركيزة الزجاجية/ITO التقليدية. علاوة على ذلك، عندما يتم تطبيق انحياز إيجابي على الجهاز فإنه ينتج نصوعًا يزيد عن 7000 شمعة/م2 عند 523 نانومتر (اللون الأخضر). عندما يتم تطبيق انحياز سلبي على الجهاز، فإنه يعمل ككاشف ضوئي بحساسية تصل إلى 0.75 A/W (للطول الموجي في المناطق الزرقاء أو فوق البنفسجية)، وكشف محدد يبلغ 8.56∙1011 جونز، ونطاق ديناميكي خطي يبلغ 48 ديسيبل. تم إثبات الإمكانات التكنولوجية لمثل هذا الجهاز من خلال عرض مؤشر 24 بكسل بالإضافة إلى التصغير الناجح للجهاز من خلال إنشاء صور مضيئة كهربائيًا مع أصغر الميزات أقل من 50 ميكرومتر.

تعد الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء من البيروفسكايت بديلاً قابلاً للتطبيق لمادة البيروفسكايت التقليدية التي تبتكر الثنائيات الباعثة للضوء. لا تقتصر الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء من البيروفسكايت على وجود بنية وتصميم أبسط بكثير مع طبقة وظيفية واحدة تحل محل طبقات متعددة نشطة ومفصلة للشحنات والنقل من الثنائيات الباعثة للضوء من البيروفسكايت، ولكن أيضًا يمكن للخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء من البيروفسكايت أن تمتلك كل شيء. خصائص استثنائية لمصابيح LED، مثل الكفاءة العالية ونقاء الألوان العالي والتدرج اللوني الواسع. السبب وراء قدرة الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء من البيروفسكايت على القيام بذلك - يختلف تمامًا عن مبدأ تشغيل مصابيح LED: عندما يتم تطبيق التحيز الكهربائي على الجهاز، تهاجر الأيونات الموجبة والسالبة المتنقلة داخل طبقة البيروفسكايت نحو الأقطاب الكهربائية المقابلة لتشكل ديناميكيًا هيكل p-i-n داخل طبقة البيروفسكايت، والذي يسمح بإعادة التركيب الفعال لثقب الإلكترون مع انبعاث الفوتون! يعد البحث الشامل حول النسخ الاحتياطية المختلفة لتقنية LED التقليدية مصدرًا قيمًا لتنويع مجموعة الفرص الصناعية.

يُظهر الجهاز المُبلغ عنه خصائص استثنائية في انبعاث الضوء واكتشاف الضوء ("الوظيفة المزدوجة") إلى جانب متانة التسخين المحسنة أثناء التشغيل. وهذا ممكن بسبب استخدام ركيزة السيليكون في تصميم الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء من البيروفسكايت. تعد مادة السيليكون إحدى نقاط انطلاق تقنية CMOS - تكنولوجيا المعادن والأكسيد وأشباه الموصلات التكميلية - التكنولوجيا المستخدمة في تصنيع جميع رقائق أشباه الموصلات وشاشات العرض وما إلى ذلك. إن دمج مثل هذه المواد الناشئة مثل مادة البيروفسكايت مع السيليكون يجلب مجتمع البحث والتطوير واحدًا اقتربنا أكثر من الحصول على خلية كهروكيميائية صناعية من مادة البيروفسكايت الباعثة للضوء.

وأخيرًا وليس آخرًا، فإن الفائدة الأوسع نطاقًا لتصميم الجهاز المُبلغ عنه - هي قطبه الكهربائي الشفاف الخالي من ITO والمعتمد على أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار. ITO - أكسيد الإنديوم - القصدير - هو مادة موصلة شفافة تستخدم على نطاق واسع في الخلايا الكهروضوئية البيروفسكايت والإلكترونيات الضوئية. يعد الإنديوم عنصرًا مستنفدًا، وبالتالي، فإن استبدال ITO بمواد أخرى تعتمد على العناصر الوفيرة في الأرض من شأنه أن يساعد في التغلب على نقص الإنديوم في الصناعة.

# # # # # #

المشروع المطروح هو نتيجة للتعاون المزدهر بين جامعة ألفيروف وجامعة ITMO، وكلاهما يقع في سانت بطرسبرغ (روسيا). الغرض من المجموعة البحثية للبروفيسور إيفان موخين (مختبر مصادر الطاقة المتجددة) من جامعة ألفيروف هو توسيع آفاق أشباه الموصلات التقليدية (أشباه الموصلات من المجموعة Si وIII-V) والإلكترونيات الضوئية مع تصميمات الأجهزة المبتكرة (إلكترونيات مرنة وقابلة للتمدد) ومع الأفكار الأصلية في تركيب المواد وتصنيعها (الاستفادة من الهياكل منخفضة الأبعاد مثل أسلاك أشباه الموصلات النانوية). لا تركز المجموعة البحثية للبروفيسور سيرجي ماكاروف (مختبر الضوئيات النانوية الهجينة والإلكترونيات الضوئية) من جامعة ITMO على الأبحاث الأساسية في مجال ضوئيات هاليد بيروفسكايت والبصريات غير الخطية فحسب، بل تبذل أيضًا جهدًا هائلاً في تطوير الخلايا الكهروضوئية والإلكترونية الضوئية. أجهزة البيروفسكايت وتحسين استقرارها وتكاملها الصناعي.

####

حول كومبيوسكريبت المحدودة
Opto-Electronic Advances (OEA) هي مجلة شهرية عالية التأثير ومفتوحة الوصول ومراجعة من قبل النظراء مع عامل تأثير يبلغ 8.933 (تقارير الاقتباس من المجلة لـ IF2021). منذ إطلاقها في مارس 2018، تمت فهرسة OEA في قواعد بيانات SCI وEI وDOAJ وScopus وCA وICI بمرور الوقت ووسعت هيئة التحرير الخاصة بها إلى 36 عضوًا من 17 دولة ومنطقة (متوسط مؤشر h 49).

يتم نشر المجلة من قبل معهد البصريات والإلكترونيات، الأكاديمية الصينية للعلوم، بهدف توفير منصة للباحثين والأكاديميين والمهنيين والممارسين والطلاب لنقل وتبادل المعرفة في شكل أوراق بحثية تجريبية ونظرية عالية الجودة تغطي موضوعات البصريات والضوئيات والإلكترونيات الضوئية.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
كونور لوفيت
كومبيوسكريبت المحدودة
مكتب: 353-614-75205

حقوق النشر © Compuscript Ltd

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: