החיפוש אחר מכשירים יעילים מאוד, יעילים, ויומיומיים של אור מונע מחקר מוליכים למחצה במשך עשרות שנים. Optoelectronics האמנה כבר הסתמכות על גבישים לא אורגניים גדל אפיטקס, כגון גליום nitride (GaN) ו ⁇ שלה, אשר מהווים את עמוד השדרה של דיודות אור מודרני (LEDs) בשימוש בתצוגות תאורה מוצקות אלה, בעוד הם מציעים חומרים גמישים לטווח ארוך, כמו חומרים גמישים, ואפקטים גמישים, כמו אלה לטווח הארוך, ואפקטים לטווח הארוך, ואפקטים גמישים, כמו גם חומרים גמישים לטווח הארוך, כמו אלה.

עם זאת, פולימרים אורגניים ומולקולות קטנות הציגו אלטרנטיבה משכנעת, גמישות מבטיחה, עיבוד פתרונות זול, ונוכליות ברמה מולקולרית ברמה גבוהה.עם זאת, כוחות בלתי-חלקולאריים חלשים שלהם הביאו לתוצאה נמוכה יחסית של גיוסי מטען נמוך, ספקטרום פליטה רחב, ורגישות מוגברת לשפל תרמי וחמצן.מגבלות אלה לעתים קרובות מגבילות בהירות ותוחלת חיים תפעולית, מניעת נורמיות אורגניות (OLED) מכל התקני החמצומים מלאים באפליקציות שלהם.

מוליכים למחצה היברידיים אורגניים הופיעו לנווט אלגנטית את המגבלות הללו על ידי שילוב של הליטקטיות הגבוהה ביותר, גבוהה-מוביליות ב- liattice עם הגמישות הכימית ותהליכיות פתרון של מיקומים אורגניים.גישה סינרגיסטית זו העניקה לכיתת חומרים, בעיקר את hal perovskites מתכת, אשר מציג תכונות אופטיקו-אלקטרוניות יוצאות דופן אלה כוללים טכנולוגיות חד-אופטימיות, כגון מיקום פוטו-אופטימי, כגון מיקום פוטו-אופטימי גבוה, בעיקרומטריד-אופטימי, כגון:

הפיזיקה הבסיסית של המוליכים למחצה ההיברידיים

בלב החומרים האלה טמונה אינטראקציה סינרגטית בין מרכיבים אורגניים ולא אורגניים ברמה המולקולרית.המבנה האלקטרוני מוכתב בעיקר על ידי המסגרת הלא אורגנית, בדרך כלל רשת halide octahedral.רשת זו מגדירה את ההתנהלות ולהקות valence, ניהול תחבורה אחראית ואת המעברים אופטיים העיקריים.

בשני ממדים (2D) Rulisden-Popper שלבים, למשל, את cations ammonium אורגני מסיבי לפעול כמו מחסומים דיאלקטריים ו קוונטיים. הם עצמם להרכיב לתוך שכבות מבודדות כי באופן טבעי להפריד את הסדינים המוליכים למחצה אורגניים.אדריכלות זו יוצרת גם מספר עצום של קוונטים טבעי (MQW) מבנה שבו זוגות אלקטרון (אזרחים) מוגבלים למחזור הדם העיקרי של אור מבוזר, הוא מקדם באופן דרמטי.

הבנת הקשר בין EF:0 [השטח] של ההרחבה 1 dielectric LimitmentmentFLT: 3] הוא חיוני.בבארות 3-V קוונטיות קונבנציונליות, לחומר המכשול יש קומפוזיציה דומה חד-חשמלית לחומר, כך שרק ריצוף קוונטי רלוונטי.

משפחות חומריות ונכסים

כמה כיתות נפרדות של היברידיות אורגניות-אורגניות פותחו, כל אחת עם מאפיינים מבניים אופטיים ייחודיים.המשפחה הבולטת והנפוצה ביותר היא halide perovskites מתכת, אשר ניתן לכוונון בין 3D ל 2D ואפילו 0D מבנים.

3 - עופרת אידיאלית - הליד פרסק

(ב) ,(א) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שני חלקים של RAVden-Popper

(ב) כדי להתגבר על המגבלות של מערכות תלת-ממדיות, החוקרים השקיעו ב-2D Rulisden-Popper (RP) בשלבי הפורמולה הכללית LIRFLT:02FLT:1(A) מה שהופך את ה- 2n-1Feloate (Dim) באופן קבוע, כלומר, את ההשפעות של צבע בהיר (n-FLT) באופן טבעי, כלומר, כולל של אורבכוח אורב"מאור אדום).

היברידיות נמוכות ו-Nanocrystals

מעבר לסרטים דקים, ננוקריסטלים (quantum dots) של היברידיות אורגניות אורגניות אורגניות-inorganic הופיעו כפלטפורמה רבת עוצמה. במערכות אלה, ligands אורגני ארוך שרשרת (למשל, חומצה אולאית, oleylamine) משמש לשלוט על צמיחה גבישית, לעבור פגמים משטח, ולספק יציבות קולואידית אלה perovskite הנוכחי תצוגת שטח זעירה 15 (nbn) בגודל של גודל אופייני מאוד (nbtable)

יתרונות על אור האמנה

השילוב של מרכיבים אורגניים ולא אורגניים מניב קבוצה של יתרונות משכנעים המבדלים מוליכים למחצה היברידיים מטכנולוגיות מבוססות כמו GaN LEDs ו OLEDs. היתרונות האלה לאורך ביצועים, ייצור וגורם צורה.

Bandgap ו- Spectral Precision

אחד היתרונות המשמעותיים ביותר הוא הקלות של הנדסה של להקות.ב-V קונבנציונאלי 3-V מוליכים למחצה, שינוי אורך גל הפליטה דורש תהליכים מורכבים של ⁇ (למשל, InGaN, AlGaInP) אשר מוגבלים על ידי דרישות מינוף של lattice-matching.ב perovskites היברידית, קומפוזיציה פשוטה באמצעות שילוב halal (Cl, אני) או ליתר דיוק גבוהה יותר מאשר כיסוי צבע ארוך טווח (Ricial) ארוך יותר מאשר חום ארוך טווח ארוך יותר מאשר חום ארוך טווח ארוך טווח ארוך טווח ארוך טווח ארוך טווח ארוך יותר.

פתרון יעילות ו Scalability

מעכבי למחצה היברידיים יכולים להיות מסונתז ממלחים זולים וזולים מפתרון בטמפרטורות נמוכות (< 150 מעלות צלזיוס) תאימות זו עם טכניקות מבוססות פתרון, כגון הדפסה ספין-קו-אט, ציפוי תרסיס, ציפוי ריסוס וציפוי חריץ-די, מפחית באופן דרמטי את עלויות הייצור וצריכת האנרגיה.זה פותח את הדלת לייצור גלילה על גדול-מטרה גמיש, קידודים, קיבולת מכנית מבחינה מבחינה טכנית היא כוח-מחדשנית לחלוטין.

גמישות מכנית וגורם טפסים

הרכה המכנית הטמונה של היברידיות אורגניות-איורגניות, בהשוואה גבישים לא אורגניים, הופכת אותם באופן טבעי לתואמים עם תת-שכבות פלסטיק גמישות.חוקרים הוכיחו את PLEDs שיכולים לעמוד בקריאת רדיוי של פחות מכמה מ"מ ללא השפלה משמעותית.נכס זה קריטי עבור יישומים מתעוררים באלקטרוניקה, סמארטפונים, חיישנים ביו-רפואיים, ולהדליק את הסרט הדק של הטבע של אותם התקנים אלה מאפשר גם עבור מכשירים קלים עבור ארכיטקטורות.

יעילות קוונטית גבוהה והגנת סובלנות

אולי מפתיע לחומרים שנעשו מפתרון בטמפרטורות נמוכות, מוליכים למחצה היברידיים הם סובלניים להפליא.במוליכים למחצה מסורתיים, מדינות מלכודות עמוקות הם מרכזי ריבאונד יעילים שאינם חרדים אשר quench luminescence.המבנה האלקטרוני של halide ראשי לדחיסות LEDs הוא כי פגמים נקודה נפוצה ביותר (vacancies, interstitsials) ליצור מצבים רדודים בתוך הריאליות או התנהגות קוונטית, אפילו להקות זעירות ביותר של תכונות מכניות גבוהות יותר.

יישומים ב-Moderttoelectronics

התכונות הייחודיות של מוליכים למחצה היברידיים פותחו ביצועים יוצאי דופן על פני כמה תחומים אופטיקו-אלקטרוניים.היישומים הישירים ביותר הם ב דיודות אור perovskite אור-המיטה (PeLEDs), אשר ראו עלייה אסטרונומית במדדי ביצועים.

Perovskite Light-Emitting Diodes (PeLEDs)

מאז ההפגנה הראשונה של PLEDs-temperature PeLEDs בשנת 2014, EQE שלהם יש skyrocketed מ 1% פחות מ- 28%.התקדמות מהירה זו מיוחסת לקידום חומרים סינתזה, מעבר פגם, אדריכלות המכשיר.מבנה PLED טיפוסי כולל aode (ITO), שכבת חור (PED:S או מתכת), שכבת אלקטרו-חמצני גבוהה יותר (Fite) גבוהה יותר מ-ALT2 ליטרים (Alterning)

לייזר דיודס ו-Amplified Spontaneous Emission

העלייה הגבוהה והדחיסות הנמוכה של perovskites היברידית גם להפוך אותם מועמדים מבטיחים עבור דיודות לייזר מומשת חשמלית. חוקרים כבר הוכיחו פליטה ספונטנית מוגברת (ASE) ו lasing מאוישת במבנים שונים perovskite, כולל סרטים דקים, ננווטים, משוב מבוזר (DFB) resonators.האתגרים למימוש גל לייזר מתמשך על ידי משאבה חשמלית בחדר הם בעיקר סביב תכונות חום, אבל שיפור גבוה.

תגית: Solid-state תאורה

עבור תצוגה backlighting and general תאורה, Semiconductors היברידי יכול לשמש יעיל down-conversion זרחנים או כמו פולטים ישירים. Perovskite nanocrystals, במיוחד, להציע חלופה משכנעת זרחנים נדירים-earth ird ו מחסנים סטנדרטיים Cd-LED פולטים רחב יותר, פליטות שלהם מאפשר gamut צבע רחב יותר, וקל יותר שלהם PLY יכול לשפר את היעילות הכוללת של אנרגיה.

אתגרים קריטיים ודאגות

למרות יעילותה של המעבדה המרשימה, כמה מכשולים משמעותיים מעכבים את המסחר הנרחב של פולטי אור היברידיים אורגניים-אורגניים.אתגרים אלה הם המוקד של מאמצי מחקר ופיתוח גלובליים אינטנסיביים.

יכולת פעולה וגירוש

(החלל של perovskites היברידית הוא חוסר היציבות התפעולית שלהם תחת לחץ משולב מחמצן, לחות, חום ושדות חשמליים.הטבע האקוניים של הליטנסיס קריסטל הופך אותו רגישים להגירה של יון תחת נטייה, אשר יכול להוביל להפרדה בשלב, quenching של לחות מרגיעה, ובסופו של דבר הפחתת החמצן, שבו iodine ו-bromides נפרדים מתחת תאורה או מתח מוחל, הם יותר ויותר יעילות צבע.

השפעות סביבתיות והובלת Toxicity

(הופנה מהדף המוליכים למחצה) הנחושים ביותר (הכוללים) מבוססים על עופרת, מתכת כבדה שמוגבלת על ידי חקיקה כגון: הגבלת ה-CDC (RHS) ו-(RHS) מהווה מכשול מרכזי לאלקטרוניקה לצרכנים.

סקלאלה ומדים בייצור

תרגום של מכשירים בקנה מידה גבוה (בדרך כלל כמה מ"מ מובנים:02IRFLT:1) לוחות מסחריים גדולים-area הוא אתגר עצום.שיטות מחיקה מבוסס פתרון לעתים קרובות סובלים מכיסוי סרט לא אחיד ו היווצרות פיטורים על פני אזורים גדולים.המורולוגיה של שכבת perovskite תלויה באופן ביקורתי על תנאי העיבוד, תת-קרקעית, ופתרון טכניקות ניתוקטיביות, היא התפתחותיות הכרחי עבור הנדסת סוללות.

מגמות מתפתחות ועתיד ויסטה

התחום של מוליכים למחצה היברידיים אורגניים-אורגניים עבור פליטת אור נע בקצב עוצר נשימה.כמה מגמות מתעוררות מבטיח להתגבר על המגבלות הנוכחיות ולפתוח פונקציונליות חדשה.

הלפטופ החופשי Perovskites

(הופנה מהדף "אתגר הרעילות", מחקר על חלופות ללא מוביל הוא מאיץ. Beyond tin, halides מבוסס נחושת (CscioFLT:03cioFLT:1CucioFLT:20303030303FLT) בעודם חומרים מבוססי נחושת (IFLT:45FLT: 5, K-D perovskites) מקבלים תשומת לב בשל חוסר תועלתם, 2D2, כולל תכונות חיוביות גבוהה של 2DFLT2.

החלפה והגנת הנדסה

(ה-art PeLEDs מסתמכים רבות על אסטרטגיות לניתוק מתוחכמות כדי לחסל מסלולים לא-ראדיטיביים של Recombination.זה כולל שימוש בנוזלים איטוניים, חומצה לואיס / בסיס תוספים, ו- אורגני-inorganic היברידי ligandפגזs. Machine Learning משמש יותר ויותר למסך ספריות עצומות של סוכני העברת פוטנציאל לזהות את המולקולות היעילות ביותר ושליטה באסטרטגיות הללו כ-HDFritic הן רק כ-Review החשובות כיום:

צ'ירונאליות ו-Filarized Light Emission

גבול מרגש הוא השימוש של משקעים אורגניים chiral כדי לגרום פעילות כירופרקטיקה במסגרת לאורגנית. על ידי שילוב מולקולות ammonium chiral, המוליכים למחצה וכתוצאה מכך יכול להעדיף באופן מעגלי פולט אור מקוטב (CPL) יש יישומים ישירים ב 3D תצוגות, תקשורת אופטית, עיבוד מידע קוונטי.

שילוב עם סיליקון Photonics

היכולת להפקיד מוליכים למחצה היברידיים ישירות על תת-קרקעית הסיליקון פותחת דרכים לשילוב מקורות אור יעילים עם מחשוב מבוזר בוגר סיליקון משלימים מתכת-פחמימולטור (CMOS) אלקטרוניקה.זה יכול לאפשר חיבורים אופטיים שבבים אופטיים עבור מחשוב מהיר ויעיל יותר, מעל מגבלות רוחב הפס של לייזרים נחושת LEDs משולבים עם גלוני סיליקון מייצגות פוטנציאליות עבור תקשורת פוטנציאליות אבל להפוך את הגמישות.

מסקנה

מוליכים למחצה היברידיים אורגניים מייצגים שינוי פרדיגמטי בחומרים אופטיים.על ידי ניצול התכונות הטובות ביותר של תחומים אורגניים ולא אורגניים, הם מציעים שילוב ייחודי של ביצועים גבוהים, יעילות בעלות נמוכה, וגמישות מכנית אינטריאנית שלהם.טיעת טונה, טוהר צבע יוצא דופן, וסובלנות פגומה יוצאת דופן דחף מכשירים כמו PLEDs ליעילות כי, וכמה טכנולוגיות קצרות יותר מאשר זמן קצר מבוסס.

מכשולים משמעותיים נשארים, בעיקר ביחס ליציבות התפעולית במהלך החשיפה ללחץ סביבתי ול רעילות של מוביל.עם זאת, המאמץ העולמי המתואם לאתגרים אלה הוא תשואות התקדמות מהירה.הפיתוח של שיטות capsulation חזקות, הגילוי של יצירות ללא מוביל יציבה, ומימוש פרוטוקולים הנדסיים מתקדמים מתפתלים את הפער בין מצוינות מעבדה לשגשוג מסחרי.