د ډیرو کلونو لپاره، د ټولې نړۍ ساینس پوهان دوه شیان ترسره کوي - اختراع کول او ښه کول. او ځینې وختونه دا روښانه نده چې کوم یو ډیر ستونزمن دی. د مثال په توګه، عادي LEDs واخلئ، کوم چې موږ ته دومره ساده او عادي ښکاري چې موږ حتی ورته پام نه کوو. مګر که تاسو د خوند لپاره یو څو excitons ، یو چټکی پولاریټون او ټنګسټن ډیسلفایډ اضافه کړئ ، نو LEDs به نور دومره پراسیک نه وي. دا ټول ناڅرګند شرایط د خورا غیر معمولي اجزاو نومونه دي، کوم چې د نیویارک د ښار کالج ساینس پوهانو ته اجازه ورکړه چې یو نوی سیسټم رامینځته کړي چې د رڼا په کارولو سره په چټکۍ سره د معلوماتو لیږدولو وړ وي. دا پرمختګ به د Li-Fi ټیکنالوژۍ ښه کولو کې مرسته وکړي. د نوي ټیکنالوژۍ کوم دقیق اجزا کارول شوي، د دې "ډش" لپاره ترکیب څه دی او د نوي exciton-polariton LED عملیاتي موثریت څه دی؟ د ساینس پوهانو راپور به موږ ته ووايي. لاړ شه.
د مطالعې اساس
که موږ هر څه په یوه کلمه کې ساده کړو، نو دا ټیکنالوژي روښانه ده او هرڅه ورسره تړلي دي. لومړی، پولاریتونونه، چې کله فوټونونه د منځني حوزو (فونون، اکسیټون، پلازمون، میګنون، او نور) سره تعامل کوي رامنځته کیږي. دوهم، excitons په یوه ډایالټریک، سیمیکمډکټر یا فلز کې بریښنایی اکسیټیشنونه دي چې د کرسټال په اوږدو کې مهاجرت کوي او د بریښنایی چارج او ډله ایز لیږد سره تړاو نلري.
دا مهمه ده چې په یاد ولرئ چې دا نیم ذرات ډیر ساړه خوښوي، د بیلګې په توګه. د دوی فعالیت یوازې په خورا ټیټ تودوخې کې لیدل کیدی شي ، کوم چې د دوی عملي غوښتنلیک خورا محدودوي. مګر دا مخکې وه. په دې کار کې، ساینس پوهان وتوانیدل چې د تودوخې محدودیت له منځه یوسي او د خونې په حرارت کې یې وکاروي.
د پولاریټون اصلي ځانګړتیا د یو بل سره د فوتونونو د تړلو وړتیا ده. فوټون د روبیډیم اتومونو سره ټکر کوي ډله ایز ترلاسه کوي. د تکراري ټکرونو په بهیر کې، فوټونونه یو له بل څخه راوتلي، مګر په نادره مواردو کې دوی جوړه او درې جوړه جوړوي، پداسې حال کې چې د روبیډیم اتوم لخوا نمایندګي شوي اټومي برخه له لاسه ورکوي.
مګر د رڼا سره یو څه کولو لپاره، تاسو اړتیا لرئ چې دا ونیسئ. د دې لپاره، یو نظری ریزونټر ته اړتیا ده، کوم چې د انعکاس عناصرو مجموعه ده چې د ولاړ رڼا څپې جوړوي.
په دې څیړنه کې، ترټولو مهم رول د حتی ډیر غیر معمولي quasiparticles - exciton-polaritons لخوا لوبول کیږي، کوم چې په نظري غار کې د اکسیټون او فوټونونو د قوي یوځای کیدو له امله رامینځته کیږي.
په هرصورت، دا کافي نه ده، ځکه چې یو مادي بنسټ ته اړتیا ده، نو خبرې کول. او څوک به د لیږد فلزي ډیچلکوګینایډ (TMD) څخه غوره دا رول ولوبوي؟ په دقیقه توګه، د WS2 (ټونګسټن ډیسلفایډ) مونویلیر د جذبونکي موادو په توګه کارول کیده، کوم چې د اغیزناک اکسیټون پابند انرژی لري، کوم چې د موادو اساس غوره کولو لپاره یو له اصلي معیارونو څخه و.
د پورته ذکر شوي ټولو عناصرو ترکیب دا امکان رامینځته کړی چې د بریښنایی کنټرول پولاریټون LED رامینځته کړي چې د خونې په حرارت کې فعالیت کوي.
د دې وسیلې د پوهیدو لپاره ، د WS2 یو مونویلیر د پتلي هیکساگونل بورون نایټریډ (hBN) تونل خنډونو تر مینځ شنډ شوی دی چې د ګرافین پرتونو سره د الکترودونو په توګه عمل کوي.
د مطالعې پایلې
WS2، د انتقالي فلزي ډیچلکوجینایډ په توګه، د اتومي پلوه پتلی وین ډر وال (vdW) مواد هم دي. دا د دې ځانګړي بریښنایی ، نظری ، میخانیکي او حرارتي ملکیتونو سره خبرې کوي.
د نورو vdW موادو سره په ترکیب کې ، لکه ګرافین (د کنډکټر په توګه) او هیکساگونل بورون نایټرایډ (hBN ، د انسولټر په توګه) ، د بریښنایی کنټرول شوي سیمیکمډکټر وسیلو بشپړ کوربه ، چې LEDs پکې شامل دي ، احساس کیدی شي. د van der Waals موادو او قطبونو ورته ترکیبونه لا دمخه احساس شوي، لکه څنګه چې څیړونکي په ښکاره ډول بیانوي. په هرصورت، په تیرو کارونو کې، نتیجه شوي سیسټمونه پیچلي او نیمګړتیاوې وې، او د هرې برخې بشپړ ظرفیت یې نه و څرګند کړی.
یو له هغو نظرونو څخه چې د مخکینو لخوا الهام شوی و د دوه اړخیز مادي پلیټ فارم کارول و. په دې حالت کې، دا ممکنه ده چې وسایل د اتومي پلوه پتلي خارجي پرتونو سره احساس کړئ، کوم چې د نورو vdW موادو سره یوځای کیدی شي چې د اړیکو (ګرافین) او تونل خنډونو (hBN) په توګه کار کوي. برسېره پردې، دا ډول دوه اړخیزه دا ممکنه کوي چې د پولاریټون LEDs د vdW موادو سره یوځای کړي چې غیر معمولي مقناطیسي ملکیتونه، قوي سوپر کنډکټیوټي او/یا غیر معیاري توپولوژیکي لیږدونه لري. د دې ډول ترکیب په پایله کې، یو بشپړ نوی ډول وسیله ترلاسه کیدی شي، د هغې ملکیتونه خورا غیر معمولي وي. مګر، لکه څنګه چې ساینس پوهان وايي، دا د بلې مطالعې موضوع ده.
انځور #1
په انځور کې 1 د یوې وسیلې درې اړخیز ماډل ښیې چې د پرت کیک سره ورته وي. د آپټیکل ریزونټر پورتنۍ آئینه د سپینو زرو یوه طبقه ده، او ښکته عکس د 12 پرت ویشل شوی د بریګ عکاس*. فعاله سیمه د تونل زون لري.
توزیع شوی بریګ عکاس * - د څو پرتونو جوړښت چې په هغه کې د موادو انعکاس شاخص په دوره توګه د پرتونو په عمودي بدلیږي.
د تونل زون د vdW heterostructure څخه جوړ دی چې د WS2 monolayer (رڼا emitter)، د مونویلیر په دواړو خواوو کې د hBN پتلي پرتونه (د تونل خنډ) او ګرافین (د الکترونونو او سوراخونو معرفي کولو لپاره شفاف الکترودونه).
د WS2 دوه نور پرتونه اضافه شوي ترڅو د oscillator ټول ځواک زیات کړي او له همدې امله د قطبي ریاستونو د رابی ډیر څرګند ویش تولید کړي.
د ریزونټر عملیاتي حالت د PMMA پرت ضخامت بدلولو سره تنظیم شوی (پولیمیتیل میتاکریلایټ، د بیلګې په توګه پلیکسیګلاس).
د انځور انځور 1b دا د ویشل شوي برګ انعکاس په سطح کې د vdW heterostructure یو سنیپ شاټ دی. د ویشل شوي برګ انعکاس کونکي لوړ انعکاس له امله ، کوم چې لاندې طبقه ده ، په عکس کې د تونل زون خورا ټیټ انعکاس برعکس لري ، چې په پایله کې یوازې د پورتنۍ ضخامت hBN طبقه لیدل کیږي.
ګراف 1s د بې ځایه کیدو لاندې د تونل جیومیټری کې د هیټروسټرکچر vdW زون ډیاګرام استازیتوب کوي. الیکټرولومینیسینس (EL) د حد ولټاژ څخه پورته لیدل کیږي کله چې د پورتنۍ (لاندې) ګرافین فرمي کچه د WS2 د کنډکشن (ویلنس) بانډ څخه پورته (لاندې) لیږدول کیږي، یو الکترون (سوري) ته اجازه ورکوي چې کنډکشن (ویلنس) ته تونل وکړي. د WS2 ډله. دا په WS2 طبقه کې د رادیاتي (شعاعي) الکترون سوري بیا ترکیب سره د excitons د جوړولو لپاره مناسب شرایط رامینځته کوي.
د pn جنکشن ر lightا ایمیټرونو برخلاف ، کوم چې د کار کولو لپاره ډوپینګ ته اړتیا لري ، د تونل وسیلو څخه EL یوازې د تونل اوسني پورې اړه لري ، د نظری زیانونو څخه مخنیوی کوي او د تودوخې بدلونونو له امله رامینځته شوي مقاومت کې کوم بدلون. په ورته وخت کې، د تونل جوړښت د pn جنکشنونو پراساس د ډیچلکوګینایډ وسیلو په پرتله خورا لوی اخراج سیمې ته اجازه ورکوي.
د انځور انځور 1d د تونل کولو اوسني کثافت بریښنایی ځانګړتیاوې ښیي (Jد تعصب ولتاژ د فعالیت په توګه (V) د ګرافین الکترودونو ترمنځ. د مثبت او منفي ولتاژ دواړو لپاره د جریان تیز زیاتوالی د جوړښت له لارې د تونل کولو جریان واقع کیدو په ګوته کوي. د hBN پرتونو په غوره ضخامت کې (~2 nm)، د پام وړ تونل کولو جریان او د رادیاتي بیا ترکیب لپاره د سرایت شوي کیریرونو په ژوند کې زیاتوالی لیدل کیږي.
د الکترولومینیسینس تجربې ترسره کولو دمخه، وسیله د زاویه حل شوي سپینې رڼا انعکاس لخوا مشخص شوې ترڅو د قوي excitonic جوړه شتون تایید کړي.
انځور #2
په انځور کې 2 د وسیلې له فعالې سیمې څخه د زاویه حل شوي انعکاس سپیکٹرا ښودل شوي ، د کراس کولو ضد چلند ښیې. Photoluminescence (PL) هم د غیر مستعار جوش (460 nm) الندې لیدل شوی، د ټیټ پولاریټون څانګې څخه شدید اخراج او د پورتنۍ پولاریټون څانګې څخه ضعیف اخراج ښیې (2b).
په 2s د 0.1 μA/μm2 په انجیکشن نرخ کې د پولاریټون الکترولومینیسینس خپریدل ښیې. د EL تجربې ته د oscillator modes (solid and dashed white line) د فټ کولو په واسطه ترلاسه شوي د ربي ویشل او د غار کشف په ترتیب سره ～33 meV او ～-13 meV دي. د cavity detuning د δ = Ec - Ex په توګه تعریف شوی، چیرته چې Ex د exciton انرژي ده او Ec په الوتکه کې د صفر مومینټم cavity فوټون انرژي په ګوته کوي. مهالویش 2d دا د الکترولومینیسینټ خپریدو څخه په مختلف زاویو کې کټ دی. دلته، د پورتنۍ او ښکته پولاریټون حالتونو خپریدل د انټي کراسنګ سره د exciton resonance زون کې واقع کیږي په ښکاره ډول لیدل کیږي.
انځور #3
لکه څنګه چې د تونل کولو جریان زیاتیږي، د EL ټولیز شدت زیاتیږي. کمزوری EL له قطبي څخه د حد د بدلون سره نږدې لیدل کیږي (3)، په داسې حال کې چې د حد څخه پورته په کافي اندازه لوی بې ځایه کیدو کې، د پولاریټون اخراج جلا کیږي (3b).
په انځور کې 3s د زاویې د فعالیت په توګه د EL شدت یو قطبي پلاټ ښیي، د ±15° یو تنګه اخراج شنک انځوروي. د وړانګو نمونه په حقیقت کې د لږترلږه (شنه منحني) او اعظمي (نارنج منحني) د جوش اوسني لپاره بدله پاتې ده. پر 3d د مختلفو حرکتي تونل جریانونو لپاره مدغم شدت ښیي، کوم چې لکه څنګه چې د ګراف څخه لیدل کیدی شي، خورا خطي دی. له همدې امله، لوړ ارزښتونو ته د اوسني زیاتوالی کولی شي د ټیټ څانګې په اوږدو کې د قطبي توزیع کولو لامل شي او د پولاریټون تولید له امله د اخراج خورا تنګ نمونه رامینځته کړي. په هرصورت، په دې تجربه کې دا ممکنه نه وه چې دا د hBN تونل خنډ د ډایالټریک ماتولو سره تړلي محدودیت له امله ترلاسه کړي.
سره سور ټکي 3d د بل شاخص اندازه کول ښکاره کړئ - بهرنی د کمیت موثریت*.
د کوانټم موثریت* - د فوټونونو د شمیر تناسب، چې جذب یې د quasiparticles د جوړیدو لامل شوی، د جذب شوي فوټونونو مجموعي شمیر ته.
د مشاهده شوي کوانټم موثریت د نورو پولاریټون LEDs (د عضوي موادو ، کاربن ټیوبونو او نورو پراساس) سره د پرتله کولو وړ دی. د یادونې وړ ده چې د مطالعې لاندې وسیلې کې د ر lightا اخراج کونکي پرت ضخامت یوازې 0.7 nm دی ، پداسې حال کې چې په نورو وسیلو کې دا ارزښت خورا لوړ دی. ساینس پوهان دا حقیقت نه پټوي چې د دوی د وسیلې کوانټم موثریت خورا لوړ نه دی ، مګر دا د تونل زون دننه د لوی شمیر مونویلیرونو ځای په ځای کولو سره وده کیدی شي ، د hBN پتلو پرتونو سره جلا شوي.
څیړونکو د بل وسیلې په جوړولو سره په پولاریټون EL باندې د resonator detuning اغیز هم ازمویلی ، مګر د قوي کشف کولو سره (-43 meV).
انځور #4
په انځور کې 4 د داسې وسیلې د زاویې ریزولوشن سره EL سپیکٹرا د 0.2 μA/μm2 اوسني کثافت کې ښودل شوي. د قوي ډیټونینګ له امله، وسیله په EL کې یو څرګند خنډ اغیزه ښیې چې د اخراج اعظمي حد په لوی زاویه کې واقع کیږي. دا په عکس کې نور هم تایید شوی 4b، چیرې چې د دې وسیلې قطبي ګرافونه د لومړي سره پرتله کیږي (2s).
د مطالعې د باریکیو په اړه د لا زیاتو مفصلو پوهیدو لپاره ، زه وړاندیز کوم چې یو نظر وګورم .
اییلیلوم
په دې توګه، پورته ذکر شوي ټولې مشاهدې او اندازه کول په یوه vdW heterostructure کې د پولاریټون الکترولومینیسینس شتون تاییدوي چې په نظری مایکروکاویټي کې جوړ شوی. د مطالعې لاندې د وسیلې د تونل جوړښت د WS2 مونویلیر کې د الکترون / سوري معرفي او بیا ترکیب تضمینوي ، کوم چې د ر lightا ایمیټر په توګه کار کوي. دا مهمه ده چې د وسیلې د تونل میکانیزم د اجزاو ترکیب ته اړتیا نلري ، کوم چې زیانونه او د تودوخې مختلف بدلونونه کموي.
دا وموندل شوه چې EL د ریزونټر د خپریدو له امله لوړ مستقیمیت لري. له همدې امله، د جوف کیفیت فکتور ښه کول او لوړ اوسني تحویلي به د مایکروکاویټي LEDs موثریت ته وده ورکړي ، په بیله بیا د بریښنایی کنټرول شوي مایکروکاویټي پولاریټونونو او فوتونیک لیزرونو.
دې کار یو ځل بیا تایید کړه چې د انتقالي فلزي ډیچلکوګینایډونه واقعیا ځانګړي ملکیتونه او د غوښتنلیکونو خورا پراخه لړۍ لري.
دا ډول څیړنې او نوي اختراعات کولی شي د LEDs او رڼا په کارولو سره د ډیټا لیږد ټیکنالوژیو پراختیا او خپریدو باندې خورا اغیزه وکړي. پدې ډول راتلونکي ټیکنالوژیو کې Li-Fi شامل دي ، کوم چې کولی شي د اوسني موجود وای فای په پرتله د پام وړ لوړ سرعت چمتو کړي.
د لوستلو لپاره مننه ، لیواله اوسئ او ښه اونۍ ولرئ هلکانو! 🙂
له موږ سره د پاتې کیدو لپاره مننه. ایا تاسو زموږ مقالې خوښوي؟ غواړئ نور په زړه پورې مینځپانګه وګورئ؟ د امر په ورکولو یا ملګرو ته وړاندیز کولو سره زموږ ملاتړ وکړئ ، د ننوتلو کچې سرورونو ځانګړي انلاګ کې د هابر کاروونکو لپاره 30٪ تخفیف ، کوم چې زموږ لخوا ستاسو لپاره اختراع شوی و: (د RAID1 او RAID10 سره شتون لري، تر 24 کور پورې او تر 40GB DDR4 پورې).
Dell R730xd 2 ځله ارزانه؟ یوازې دلته په هالنډ کې! ډیل R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - له $ 99 څخه! په اړه ولولئ
سرچینه: www.habr.com