Fuair grúpa eolaithe Meiriceánacha amach gur féidir le leathsheoltóirí LED atá lúbtha go tiús adamhach solas a astú le héifeachtacht gar do 100% agus titim in éifeachtúlacht a sheachaint de réir mar a mhéadaíonn an gile - a phléann na soilse seo de ghnáth.
Ó scáileáin fón cliste go soilsiú ísealfhuinnimh, tá dé-óidí astaithe solais (soilse) athraithe ar fud an domhain arís agus arís eile. Ach is gnách go laghdaíonn éifeachtúlacht na soilse de réir mar a mhéadaíonn an gile - fadhb atá an-trioblóideach d’ábhar leathsheoltóra déthoiseach nua spéisiúil, na dé-ocsaídí miotail trasdula (TMDanna) mar a thugtar orthu. Cuireann titim éifeachtúlachta suntasach na n-ábhar tanaí adamhach seo ag gile ard bac ar a gcur i bhfeidhm in iarratais phraiticiúla.
Anois, b’fhéidir go bhfuair taighdeoirí in Saotharlann Náisiúnta Ollscoil California, Berkeley agus Lawrence Berkeley bealach an-simplí chun na bacainní éifeachtúlachta a bhfuil seans maith ag na soilse seo a shárú.
Tá sé cruthaithe ag an bhfoireann gur féidir le struchtúr meicniúil níos lú ná 1% a chur i bhfeidhm ar an TMD struchtúr leictreonach an ábhair a athrú, agus fiú ag leibhéil arda gile, is leor éifeachtúlacht astaíochtaí solais beagnach 100% a bhaint amach (ie toradh chandamach fóta-imshruthaithe) . Creideann an fhoireann taighde gur féidir leis an toradh seo giniúint nua de threalamh LED a chumasú chun creimeadh éifeachtúlachta de bharr gile méadaithe a sheachaint.
I ngach stiúir orgánach agus roinnt soilse neamhorgánacha, tá an titim in éifeachtúlacht ag gile ard fréamhaithe i bhfeiniméan ar a dtugtar díothú exciton-exciton (LEE).
Nuair a spreagann foinse fuinnimh cosúil le sruth leictreach nó léasar léasair leathsheoltóir, tosaíonn sí leictreoin luchtaithe go diúltach ó bhanda faoisimh an leathsheoltóra isteach sa bhanda seolta, ag fágáil poill leictreon luchtaithe go dearfach.
I leathsheoltóirí a bhfuil na hairíonna cearta acu, tá péirí poill leictreon fós ann i bhfoirm gar-cháithníní neodracha ar a dtugtar excitons. Mar thoradh ar athmholadh radaíochta leictreon agus poill sna excitons ina dhiaidh sin astaítear fótóin, agus ar an gcaoi sin astaítear solas infheicthe ón stiúir.
Ag dlús íseal exciton, tá go leor spáis ag beagnach gach excitons le haghaidh athmholadh radaíochta, agus tá toradh chandamach TMD LED gar do 100%. De réir mar a mhéadaíonn gile an stiúir agus de réir mar a mhéadaíonn dlús na excitons, tosaíonn na excitons ag imbhualadh agus ag scriosadh a chéile, agus mar thoradh air sin déantar tanú neamh-radaitheach, nó LEE, a dhíscaoileadh i bhfoirm teasa. Toradh: Laghdaíonn éifeachtúlacht fóta-imshruthaithe an ábhair ultra-tanaí seo de réir mar a mhéadaíonn an gile.
Braitheann líon na LEE neamh-radaitheach den chuid is mó ar mhionsonraí struchtúr an bhanda fuinnimh leathsheoltóra. Fuair foireann taighde Berkeley amach, go háirithe i gcás leathsheoltóirí TMD, go bhfeabhsaítear líon na LEE trí uathúlacht van Hove.
Is saobhadh beag i struchtúr fuinnimh leathsheoltóra é uathúlacht van Hove, a mhéadaíonn dlús stáit (líon na stát fuinnimh féideartha is féidir a áitiú) ag an bpointe sin.
D’fhonn fadhb an LEE a réiteach faoi dhlús ard exciton, rinne taighdeoirí Berkeley staidéar ar mhodhanna chun struchtúr banda fuinnimh ábhair TMD a choigeartú. Fuair siad amach go n-oibríonn go maith le brú aon-aiseach a shíneann an t-ábhar go liteartha.
Ina dturgnaimh, chuir an fhoireann go leor TMDanna éagsúla isteach, lena n-áirítear WS2 aon-chiseal, WSe2, agus MoS2. Ar shubstráit phlaisteach sholúbtha, cuireadh ciseal nítríde bórón heicseagánach (mar inslitheoir geata) agus ciseal graphene (mar gheata). leictreoid). Ansin, chuir na taighdeoirí claontacht voltais i bhfeidhm ar an bhfeiste, sceitimíní an t-ábhar le léasar léasair chun excitons a ghiniúint, agus thomhais siad toradh chandamach fótoluminescence an ábhair de réir mar a mhéadaigh déine léasair (agus dlús exciton).
Fuair an fhoireann amach go laghdaíonn an toradh chandamach de réir mar a bhíothas ag súil leis, de réir mar a bhíothas ag súil leis, de réir mar a mhéadaíonn an dlús exciton. Mar sin féin, má dhéantar an tsubstráit sholúbtha a lúbadh beagán agus brú teanntachta de 0.2% a chur i bhfeidhm ar an TMD, beidh laghdú suntasach ar an méid rolladh amach. Nuair a bhíonn an brú teanntachta 0.4%, níl aon titim éifeachtúlachta éifeachtach faoi ghile ard, agus is féidir leis an ábhar toradh chandamach fótoluminescence beagnach 100% a choinneáil beag beann ar an dlús exciton.
Taispeánann anailís na foirne go bhfuil baint ag éifeacht an teannas ar thoradh chandamach le quot" pointí diallait" sa struchtúr banda fuinnimh leathsheoltóra-cosúil leis an gcainéal sléibhe ina thírdhreach fuinnimh. In ábhair neamhshrianta, tá an pointe diallait, is é sin, réigiún uathúlacht Van Hove, suite in aice le fuinneamh fabhrach an annihilation exciton a tháirgeann exciton, agus ar an gcaoi sin leibhéal an annihilation exciton a fheabhsú. Is féidir leis an ábhar a lúbadh beagán struchtúr an bhanda a athmhúnlú agus an pointe diallait a bhogadh go hiomlán ionas nach n-oirfeadh uathúlacht van Hove do dhíothú exciton. Ligeann sé seo, ar a seal, athmholadh radaíochta exciton níos mó agus méadaíonn sé toradh chandamach fóta-imshruthaithe.
Cé go mbaineann an chuid is mó de thurgnaimh na foirne le feannadh meicniúil ar bhileoga ábhair déthoiseacha éagsúla, is féidir leis na taighdeoirí éifeacht tairbhiúil an bhrú ar thoradh chandamach bileoga WS2 mór-achair (leibhéal ceintiméadar) a chruthú. Fás ag próiseas sil-leagain gaile ceimiceach leathnaithe. Creideann taighdeoirí go dtugann an fionnachtain bhreise seo aird ar ionchas glúin nua de stiúir nach ndéanann maolú caillteanais éifeachtúlachta difear ard gile dóibh.
