روش ساخت جدید ، دستگاههای پروسکایت تک بلوری را به زنده ماندن نزدیک می کند

0

روش ساخت جدید ، دستگاههای پروسکایت تک بلوری را به زنده ماندن نزدیک می کند

 

روش ساخت جدید ، دستگاههای پروسکایت تک بلوری را به زنده ماندن نزدیک می کند
یک فیلم نازک پروسکیت تک بلوری در طی فرآیند انتقال. اعتبار: یوشنگ لی

روش ساخت جدید ، دستگاههای پروسکایت تک بلوری را به زنده ماندن نزدیک می کند مهندسان نانو در UC San Diego روشی جدید برای ساخت پروسکیت ها به عنوان فیلم های نازک تک بلور ایجاد کردند که برای استفاده در سلول های خورشیدی و دستگاه های نوری کارآمد تر از اشکال فعلی پلی کریستالی هستند. از مواد

دانشکده ها :روش ساخت – که از فرایندهای ساخت نیمه هادی استاندارد استفاده می کند – منجر به ایجاد فیلمهای پروسکیت تک بلوری انعطاف پذیر با مساحت ، ضخامت و ترکیب کنترل شده می شود. این فیلم های تک بلوری نسبت به نمونه های پلی کریستالی خود دارای نقص ، کارایی بیشتر و پایداری بیشتری بودند که می تواند منجر به استفاده از پروسکیت در سلول های خورشیدی ، LED و آشکارسازهای نوری شود.

محققان آزمایشگاه مهندسی نانو مهندسی دانشکده مهندسی پروفسور شنگ ژو یافته های خود را در تاریخ ۲۹ ژوئیه در طبیعت منتشر کردند.

“یوشنگ لی” ، دانشجوی تحصیلات تکمیلی مهندسی نانو و اولین نویسنده مقاله ، گفت: “هدف ما غلبه بر چالش های موجود در تحقق دستگاه های پروسکیت تک کریستالی بود.” “روش ما اولین روشی است که می تواند رشد و ساخت دستگاههای تک بلوری را با کارایی بالا کنترل کند. این روش به تجهیزات یا تکنیک های فانتزی احتیاج ندارد – کل فرایند مبتنی بر ساخت نیمه هادی های سنتی است ، و بیشتر سازگاری آن با رویه های صنعتی. “

پروسکیت ها دسته ای از مواد نیمه رسانا با ساختار بلوری خاص هستند که خصوصیات جذاب و الکترونیکی الکترونیکی را نشان می دهند ، که پروسکیت ها را برای استفاده در دستگاههایی که کانال ، سلولهای خورشیدی ، فیبر نوری برای برقراری ارتباط ، شناسایی یا کنترل می کنند جذاب می کند. به عنوان مثال دستگاه های مبتنی بر LED.

روش ساخت جدید ، دستگاههای پروسکایت تک بلوری را به زنده ماندن نزدیک می کند
پروسکیت های تک بلوری درجه بندی شده. اعتبار: یوشنگ لی

“ییمو چن” ، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی نانو و همکاری اولین نویسنده مقاله.

کنترل فرم و ترکیب پروسکیت های تک کریستالی در هنگام ساخت کار دشواری بوده است. روشی که در آزمایشگاه Xu اختراع شد با بهره گیری از فرایندهای ساخت نیمه هادی موجود از جمله لیتوگرافی ، توانست بر این سد راه غلبه کند.

“Xu گفت:” وسایل الکترونیکی مدرن مانند تلفن همراه ، رایانه ها و ماهواره ها بر پایه فیلم های نازک تک بلوری از مواد مانند سیلیکون ، نیترید گالیم و آرسنید گالیم ساخته شده اند. “تک کریستالها دارای نقص کمتری هستند و در نتیجه عملکرد حمل و نقل الکترونیکی آنها بهتر از پلی کریستالهاست. این مواد برای ادغام با سایر اجزای دستگاه باید در فیلمهای نازک باشند و فرایند ادغام باید مقیاس پذیر ، کم هزینه و به طور ایده آل با استانداردهای صنعتی موجود. این یک چالش با پروسکیت ها بود. “

در سال ۲۰۱۸ ، تیم Xu اولین کسی بود که پروسکیت ها را با موفقیت در فرآیند لیتوگرافی استاندارد صنعتی ادغام کرد. یک چالش ، از آنجا که لیتوگرافی شامل آب است ، که پروسکیت به آن حساس است. آنها با افزودن یک لایه محافظ پلیمری به پروسکیت ها و به دنبال آن حکاکی خشک لایه محافظ در حین ساخت ، این مسئله را حل کردند. در این تحقیق جدید ، مهندسان روشی را برای کنترل رشد پروسکیت ها در سطح تک بلور با طراحی الگوی ماسک لیتوگرافی تهیه کردند که امکان کنترل در دو بعد جانبی و عمودی را فراهم می کند.

محققان در فرآیند ساخت خود از لیتوگرافی برای حکاکی الگوی ماسک بر بستر کریستال فله پروسکیت ترکیبی استفاده می کنند. طراحی ماسک یک فرآیند قابل مشاهده را برای کنترل رشد تشکیل فیلم بلوری فوق العاده نازک فراهم می کند. سپس این لایه تک کریستالی از بستر کریستال فله جدا شده و با حفظ فرم و چسبندگی آن به زیرلایه دلخواه ، منتقل می شود. یک مخلوط سرب و قلع با ترکیب تغییر تدریجی به محلول رشد اعمال می شود و یک باند گاف الکترونیکی درجه بندی شده مداوم از فیلم نازک تک بلوری ایجاد می شود.

روش ساخت جدید ، دستگاههای پروسکایت تک بلوری را به زنده ماندن نزدیک می کند فیلمهای پروسکایت تک کریستالی می توانند سلولهای خورشیدی انعطاف پذیر کارآمدتری مانند آنچه در اینجا نشان داده شده را فعال کنند. اعتبار: یوشنگ لی

پروسکایت در صفحه مکانیکی خنثی قرار دارد که بین دو لایه مواد قرار گرفته و به فیلم نازک اجازه می دهد تا خم شود. این انعطاف پذیری اجازه می دهد تا فیلم تک کریستالی در فیلم نازک انعطاف پذیر با بازده بالا قرار گیرد خورشیدی سلول ها و در دستگاه های پوشیدنی ، به هدف کنترل بی سیم بدون باتری کمک می کنند.

روش آنها به محققان اجازه می دهد تا فیلمهای نازک تک بلوری را بسازند ۵٫۵ مربع های سانتی متر در ۵٫۵ سانتی متر ، در حالی که کنترل ضخامت تک کریستال را دارید > – از ۶۰۰ نانومتر تا ۱۰۰ میکرون – و همچنین گرادیان ترکیب در جهت ضخامت.

“Xu گفت:” ساده سازی بیشتر روند ساخت و بهبود عملکرد انتقال از موارد فوری است که ما روی آنها کار می کنیم. “متناوباً ، اگر بتوانیم ماسک الگو را با لایه های حامل عملکردی جایگزین کنیم تا از مرحله انتقال جلوگیری کنیم ، کل ساخت می تواند تا حد زیادی بهبود یابد.”

به جای تلاش برای یافتن عوامل شیمیایی برای ایجاد ثبات در استفاده از پروسکیت های چند کریستالی ، این مطالعه نشان می دهد که ساخت دستگاه های تک بلوری پایدار و کارآمد با استفاده از روش ها و مواد استاندارد ساخت نانو امکان پذیر است. تیم Xu امیدوار است که بتواند این روش را برای تحقق بخشیدن به پتانسیل تجاری پروسکایت ها بیشتر ارزیابی کند.

مطالب پیشنهادی

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.