Nanotechnology Now - Δελτίο Τύπου: Νέο Σχέδιο Perovskite Electrochemical Cell for Light-emission and Light-detection

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Αρχική > Τύπος > Πρωτοποριακή σχεδίαση ηλεκτροχημική κυψέλη περοβσκίτη για εκπομπή φωτός και ανίχνευση φωτός

Ηλεκτροχημική κυψέλη διπλής λειτουργίας Perovskite με ενσωματωμένο πυρίτιο CREDIT OEA

ΠΙΣΤΩΣΗ ηλεκτροχημικών κυψελών διπλής λειτουργίας Perovskite με ενσωματωμένο πυρίτιο
ΟΑΚ

Περίληψη:
Μια νέα δημοσίευση από την Opto-Electronic Advances, 10.29026/oea.2023.220154 συζητά νέα ηλεκτροχημική κυψέλη περοβσκίτη για εκπομπή φωτός και ανίχνευση φωτός.

Νέος σχεδιασμός ηλεκτροχημική κυψέλη περοβσκίτη για εκπομπή φωτός και ανίχνευση φωτός

Σιτσουάν, Κίνα | Δημοσιεύτηκε στις 12 Μαΐου 2023

Αν και οι συσκευές εκπομπής φωτός αλογονιδίου περοβσκίτη παρουσιάζουν εξαιρετικές ιδιότητες όπως υψηλή απόδοση, υψηλή καθαρότητα χρώματος και ευρεία γκάμα χρωμάτων, η βιομηχανική τους ενσωμάτωση γενικά πάσχει από την τεχνολογική πολυπλοκότητα της πολυστρωματικής δομής των συσκευών μαζί με κακή σταθερότητα λόγω θέρμανσης που προκαλείται από τη λειτουργία. Οι ηλεκτροχημικές κυψέλες φωτοεκπομπής αλογονούχου περοβσκίτη είναι ένας νέος τύπος οπτοηλεκτρονικής συσκευής περοβσκίτη που διαφέρει από τις διόδους εκπομπής φωτός περοβσκίτης με μια απλή μονοστρωματική αρχιτεκτονική. Η αναφερόμενη στο χαρτί ηλεκτροχημική κυψέλη φωτός εκπομπής περοβσκίτη αποτελείται από ένα υπόστρωμα πυριτίου, ένα πολυλειτουργικό μονό σύνθετο στρώμα περοβσκίτη (ένα μείγμα μικροκρυστάλλων αλογονιδίου περοβσκίτη, μήτρα στήριξης πολυμερούς και προστιθέμενα κινητά ιόντα) και διαφανή επάνω επαφή με νανοσωλήνα άνθρακα μονού τοιχώματος . Λόγω της καλής θερμικής αγωγιμότητας του πυριτίου, η συσκευή αντέχει 40% χαμηλότερη θερμική θέρμανση κατά τη λειτουργία σε σύγκριση με το συμβατικό υπόστρωμα ITO/γυαλί. Επιπλέον, όταν εφαρμόζεται θετική προκατάληψη στη συσκευή, αποδίδει φωτεινότητα μεγαλύτερη από 7000 cd/m2 στα 523 nm (πράσινο χρώμα). Όταν εφαρμόζεται αρνητική προκατάληψη στη συσκευή, λειτουργεί ως φωτοανιχνευτής με ευαισθησία έως 0.75 A/W (για μήκος κύματος σε περιοχές μπλε ή UV), ειδική ανιχνευτικότητα 8.56∙1011 Jones και γραμμικό δυναμικό εύρος 48 dB. Το τεχνολογικό δυναμικό μιας τέτοιας συσκευής αποδεικνύεται από την επίδειξη ένδειξης ένδειξης 24 pixel καθώς και με την επιτυχημένη μικρογραφία της συσκευής με τη δημιουργία ηλεκτροφωταυγών εικόνων με τα μικρότερα χαρακτηριστικά μικρότερα από 50 μm.

Οι ηλεκτροχημικές κυψέλες που εκπέμπουν φως περοβσκίτη είναι μια βιώσιμη εναλλακτική λύση στο συμβατικό υλικό περοβσκίτη που επινοεί ερευνητικές διόδους εκπομπής φωτός. Όχι μόνο τα ηλεκτροχημικά κύτταρα που εκπέμπουν φως περοβσκίτη συνεπάγονται πολύ απλούστερη αρχιτεκτονική και σχεδιασμό με ένα μόνο λειτουργικό στρώμα που αντικαθιστά πολλαπλά ενεργά στρώματα, διαχωρισμού φορτίου και μεταφοράς διόδων εκπομπής φωτός περοβσκίτη, αλλά και τα ηλεκτροχημικά στοιχεία εκπομπής φωτός περοβσκίτη μπορούν να διαθέτουν όλα τα εξαιρετικές ιδιότητες των LED, όπως υψηλή απόδοση, υψηλή καθαρότητα χρώματος και ευρεία γκάμα χρωμάτων. Ο λόγος για τον οποίο οι ηλεκτροχημικές κυψέλες που εκπέμπουν φως περοβσκίτη είναι σε θέση να το κάνουν αυτό – είναι εντελώς διαφορετικός από την αρχή λειτουργίας των LED: όταν εφαρμόζεται ηλεκτρική προκατάληψη στη συσκευή, τα κινητά θετικά και αρνητικά ιόντα μέσα στο στρώμα περοβσκίτη μεταναστεύουν προς τα αντίστοιχα ηλεκτρόδια σχηματίζοντας δυναμικά ένα Δομή ακίδων στο εσωτερικό του στρώματος περοβσκίτη, που επιτρέπει αποτελεσματικό ανασυνδυασμό ηλεκτρονίων-οπών με εκπομπή φωτονίων! Η εκτενής έρευνα για διάφορα εφεδρικά αντίγραφα της συμβατικής τεχνολογίας LED είναι μια πολύτιμη πηγή διαφοροποίησης της δεξαμενής βιομηχανικών ευκαιριών.

Η αναφερόμενη συσκευή παρουσιάζει εξαιρετικά χαρακτηριστικά εκπομπής φωτός και ανίχνευσης φωτός («διπλής λειτουργικότητας») παράλληλα με βελτιωμένη αντοχή θέρμανσης κατά τη λειτουργία. Αυτό είναι δυνατό λόγω της χρήσης υποστρώματος πυριτίου στο σχέδιο ηλεκτροχημικών κυψελών εκπομπής φωτός περοβσκίτη. Το υλικό πυριτίου είναι ένα από τα θεμέλια της τεχνολογίας CMOS – συμπληρωματική τεχνολογία μετάλλου – οξειδίου – ημιαγωγών – τεχνολογία που χρησιμοποιείται στην κατασκευή όλων των τσιπ ημιαγωγών, οθονών κ.λπ. Η ενσωμάτωση ενός τέτοιου αναδυόμενου υλικού όπως το υλικό περοβσκίτη με το πυρίτιο φέρνει στην κοινότητα Ε&Α ένα βήμα πιο κοντά στην απόκτηση ενός βιομηχανικού ηλεκτροχημικού στοιχείου που εκπέμπει φως περοβσκίτη.

Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, το ευρύτερο πλεονέκτημα της αναφερόμενης σχεδίασης της συσκευής είναι το διαφανές ηλεκτρόδιο χωρίς ITO που βασίζεται σε νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος. Το ITO – Indium-Tin Oxide- είναι ένα διαφανές αγώγιμο υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως στα φωτοβολταϊκά και την οπτοηλεκτρονική περοβσκίτη. Το ίνδιο είναι ένα στοιχείο εξάντλησης και, επομένως, η αντικατάσταση του ITO από άλλα υλικά που βασίζονται σε στοιχεία άφθονα στη γη θα βοηθούσε στην επικράτηση της ανεπάρκειας ινδίου στη βιομηχανία.

######

Το υπό εξέταση έργο προκύπτει από μια ακμάζουσα συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου Alferov και του Πανεπιστημίου ITMO, που βρίσκονται και τα δύο στην Αγία Πετρούπολη (Ρωσία). Σκοπός της ερευνητικής ομάδας του καθηγητή Ivan Mukhin (Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας) από το Πανεπιστήμιο Alferov είναι να επεκτείνει τους ορίζοντες των συμβατικών ημιαγωγών (Si και III-V group semiconductors) ηλεκτρονικών και οπτοηλεκτρονικών με καινοτόμα σχέδια συσκευών (ευέλικτα και ελαστικά ηλεκτρονικά) και με πρωτότυπες ιδέες στη σύνθεση και την κατασκευή υλικών (εκμεταλλευόμενοι δομές χαμηλών διαστάσεων όπως νανοσύρματα ημιαγωγών). Η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Sergey Makarov (Εργαστήριο Υβριδικής Νανοφωτονικής και Οπτοηλεκτρονικής) από το Πανεπιστήμιο ITMO δεν εστιάζει μόνο στη θεμελιώδη έρευνα στον τομέα της φωτονικής αλογονιδίου περοβσκίτη και της μη γραμμικής οπτικής, αλλά καταβάλλει επίσης τεράστια προσπάθεια για την ανάπτυξη φωτοβολταϊκών και οπτοηλεκτρονικών συσκευές περοβσκίτη, βελτίωση της σταθερότητάς τους και βιομηχανική ενσωμάτωσή τους.

####

Σχετικά με την Compuscript Ltd
Το Opto-Electronic Advances (OEA) είναι ένα μηνιαίο περιοδικό SCI υψηλής απήχησης, ανοιχτής πρόσβασης, με αξιολόγηση από ομοτίμους, με συντελεστή αντίκτυπου 8.933 (Journal Citation Reports για το IF2021). Από την έναρξή του τον Μάρτιο του 2018, ο ΟΕΑ έχει ευρετηριαστεί σε βάσεις δεδομένων SCI, EI, DOAJ, Scopus, CA και ICI με την πάροδο του χρόνου και επέκτεινε τη Συντακτική Επιτροπή σε 36 μέλη από 17 χώρες και περιοχές (μέσος όρος h-index 49).

Το περιοδικό δημοσιεύεται από το Ινστιτούτο Οπτικής και Ηλεκτρονικής, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, με στόχο να παρέχει μια πλατφόρμα σε ερευνητές, ακαδημαϊκούς, επαγγελματίες, επαγγελματίες και φοιτητές για να μεταδώσουν και να μοιραστούν τη γνώση με τη μορφή υψηλής ποιότητας εμπειρικών και θεωρητικών ερευνητικών εργασιών που καλύπτουν τα θέματα της οπτικής, της φωτονικής και της οπτοηλεκτρονικής.

Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ

Επαφές:
Conor Lovett
Compuscript Ltd
Office: 353-614-75205

Πνευματικά δικαιώματα © Compuscript Ltd

Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.

Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.

Bookmark: