ملخصات الأبحاث

صمامات ثنائية باعثة للضوء من البيروفسكايت تتسم بالاستقرار والكفاءة والسطوع الفائق

.J. Kim et al

  • Published online:

تجتذب مواد بيروفسكايت الهاليدات الفلزية اهتمامًا كبيرًا من الباحثين الذين يرونها أساسًا واعدًا للانطلاق بالمواد الباعثة للضوء خطوةً إلى الأمام، وذلك لما تتسم به من خصائص انبعاث ممتازة، مع ضِيق نطاق طيف انبعاثها. غير أنَّ صمامات البيروفسكايت الثنائية الباعثة للضوء، بغضِّ النظر عن نوع مادتها (سواءٌ أكانت بلورات متعددة أم نانوية)، لا تستطيع أن تجمع في آنٍ واحد بين مستوًى عالٍ من شدة الإضاءة في مساحة معينة، والكفاءة العالية، وطول العمر؛ لأنها تتأثر بقيود داخلية متأصلة، مرتبطة بالمفاضلة بين خاصية نقل الشحنات وخاصية حبسها في كل نوع من مواد البيروفسكايت.

وفي هذا البحث المنشور، يقدم الباحثون نوعًا من صمامات البيروفسكايت الثنائية الباعثة للضوء التي تتسم بالاستقرار والكفاءة والسطوع الفائق، وهي مصنوعة من بلورات بيروفسكايت نانوية ذات لُبٍّ مكوَّن من مادة وقشرة خارجية مكوَّنة من مادة مغايِرة، ويبلغ حجمها حوالي 10 نانومترات؛ وقد حصل الباحثون على هذه الصمامات باستخدام تفاعل بسيط في موضع الإنشاء الأصلي بين مادة حمض بنزيل الفوسفونيك المضافة وأغشية ثلاثية الأبعاد متعددة البلورات من البيروفسكايت، بدون عمليات تخليق منفصلة. ففي أثناء التفاعل، تنقسم البلورات الكبيرة ثلاثية الأبعاد إلى بلورات نانوية، فيما يحيط بنزيل الفوسفونيك بالبلورات النانوية، مُحقِّقًا بذلك مصيدة قوية لحبس نواقل الشحنات؛ إذ تعمل قشرة بنزيل الفوسفونيك على تثبيط النشاط الكيميائي لذرات الرصاص غير المُنسَّقة بدرجة كافية بتكوين روابط تساهمية، وبذلك تنخفض كثافة المصيدة انخفاضًا كبيرًا، مع الاحتفاظ بجودة خصائص نقل الشحنات لدى مواد البيروفسكايت ثلاثية الأبعاد.

أثبت الباحثون أيضًا إمكانية إنشاء صمامات بيروفسكايت ثنائية باعثة للضوء، تجمع في آنٍ واحد بين الاستقرار والكفاءة والسطوع؛ إذ تصل درجة سطوعها القصوى إلى حوالي 470 ألف شمعة في كل متر مربع، فيما تبلغ كفاءتها الكمية الخارجية القصوى 28.9% (بمتوسط يساوي 25.2 ± 1.6% على نطاق 40 جهازًا)، ويصل الحد الأقصى من كفاءة التيار الخاصة بها إلى 151 شمعة لكل أمبير، بينما تبلغ فترة عمر النصف لها 520 ساعة عند 1000 شمعة لكل متر مربع (علمًا بأنَّ فترة عمر النصف المُقدَّرة تتجاوز 30 ألف ساعة عند 100 شمعة لكل متر مربع).

تسلط هذه الدراسة الضوء على إمكانية بيع هذه الصمامات لأغراض تجارية في صناعة شاشات العرض في المستقبل.