راهبردی برای طراحی مواد الکترولومینسانس با کارایی بالا ارائه شد - باتسک

جهت دریافت مشاوره خدمات طراحی کاتالوگ تبلیغاتی از بهترین و مجربترین طراحان کشور همراه ما باشید. از طراحی تا چاپ کاتالوگ های تبلیغاتی حرفه ای را با بهترین قیمت از ما بخواهید.

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران، محققان در مقاله ای جزئیات چگونگی طراحی دسته ای از مواد الکترولومینس، اجزای اصلی دستگاه هایی مانند چراغ های LED و سلول های خورشیدی را تشریح کردند.

این کار نتیجه همکاری بین دانشگاه پنسیلوانیا، دانشگاه ملی سئول، موسسه پیشرفته علم و فناوری کره، Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne، دانشگاه تنسی، دانشگاه کمبریج، دانشگاه والنسیا، موسسه فناوری هاربین و دانشگاه آکسفورد است.

دو سال پیش، اندرو م. راپه، شیمی دان نظری دانشگاه پنسیلوانیا، از آزمایشگاه تاولی در دانشگاه ملی سئول بازدید کرد و بحث بر سر این موضوع شروع شد که آیا آن ها می توانند نظریه ای برای شرح بعضی از نتایج تجربی خود ارائه نمایند. ماده ای که آن ها مورد مطالعه قرار داده بودند، فرمامیدینیم برومید سرب، نوعی نانوبلور پروسکیت فلز-هالید (PNC) بود. به نظر می رسید نتایج جمع آوری شده توسط گروه لی نشان می دهد که LED های سبز ساخته شده با این ماده با کارایی بیشتری از حد انتظار کار می نمایند.

راپه می گوید: به محض دیدن اطلاعات آن ها، من از همبستگی بین نتایج ساختاری، نوری و بهره وری نور شگفت زده شدم. باید اتفاق خاصی اتفاق افتاده باشد.

نانوبلور پروسکیت فلز-هالیدی مانند فرمامیدینیم برومید سرب در دستگاه های فتوولتائیک مورد استفاده قرار می گیرند، جایی که می توانند انرژی را به عنوان برق ذخیره نموده یا جریان الکتریکی را به نور در دستگاه های نشر نور (LED) تبدیل نمایند. در LED ها، الکترون ها از یک منطقه غنی از الکترون (نوع n) به یک سطح انرژی بالا در یک منطقه با کمبود الکترون (نوع p) منتقل می شوند، جایی که آن ها یک حالت انرژی کم یا حفره پیدا می نمایند به پایین بیفتد و نور ساطع کند.

کارایی یک ماده با توجه به میزان توانایی تبدیل نور به الکتریسیته (یا بالعکس) معین می گردد، این کارایی بستگی به این دارد که یک الکترون تحریک شده چقدر راحت می تواند یک حفره پیدا کند و چه مقدار از این انرژی در اثر حرارت از بین می رود.

برای درک نتایج گروه لی، آن ها یک مدل محاسباتی از کارآیی غیرمنتظره این ماده را ارائه کردند و آزمایش های هدفمندی را برای تأیید این نظریه های جدید طراحی کردند. کاکخانی درباره فرایند تحقیق می گوید: ما زمان زیادی را برای آزمایش و تئوریزه کردن نتایج به منظور منطقی کردن هر مشاهده آزمایشی صرف کردیم.

پس از ماه ها مبادله ایده ها و محدود کردن نظریه های بالقوه، محققان با استفاده از روشی معروف به نظریه تابعی تراکم (DFT)، روشی مدل سازی که متکی به نظریه های ریاضی از مکانیک کوانتوم است، یک مدل نظری را ارائه کردند.

محققان با استفاده از مدل جدید خود دریافتند که PNC ها هر قدر اندازه نقاط کوانتومی کوچکتر باشد، کارآیی بیشتری دارند، زیرا احتمال یافتن یک حفره توسط یک الکترون بسیار بیشتر است. اما از آنجا که کاهش اندازه ذره به معنای افزایش نسبت سطح به حجم آن است، این بدان معنی است که مکان های بیشتری در امتداد سطح ماده مستعد نقص هستند که در آن انرژی به راحتی از دست می رود.

محققان با استفاده از این نتایج، راهبرد های دیگری برای بهبود بهره وری یافتند، از جمله افزودن اسید های دارای زنجیره بلند و آمین ها برای تثبیت یون های سطحی و افزودن گروه های بهبود دهنده نقص های ساختاری.