"مهندسون في معهد ماساتشوستس تكنولوجيا أفاد معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنهم قاموا بإنشاء أول أفلام عالية الجودة في سلسلة جديدة من الأفلام أشباه الموصلات المواد. أطلق الباحث الرئيسي في الدراسة ، رافائيل جاراميلو ، على هذا العمل الفذ "الحوت الأبيض" لأنه كان يتابع هذا العمل الفذ لسنوات عديدة ، وإذا أعاد التاريخ نفسه ، فقد يؤثر ذلك على مجالات تقنية متعددة.
"
أفاد المهندسون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنهم صنعوا أول أفلام عالية الجودة في سلسلة جديدة من أشباه الموصلات المواد. أطلق الباحث الرئيسي في الدراسة ، رافائيل جاراميلو ، على هذا العمل الفذ "الحوت الأبيض" لأنه كان يتابع هذا العمل الفذ لسنوات عديدة ، وإذا أعاد التاريخ نفسه ، فقد يؤثر ذلك على مجالات تقنية متعددة.
أدت القدرة على إنتاج أغشية رفيعة عالية الجودة لسلسلة أخرى من أشباه الموصلات إلى ظهور أجهزة الكمبيوتر والخلايا الشمسية وكاميرات الرؤية الليلية وما إلى ذلك.
وأشار جاراميلو إلى أنه عند إدخال مادة جديدة ، لا يمكن تحقيق الاختراق العلمي الأكثر أهمية إلا عندما يمكن الحصول على مواد عالية الجودة. "غالبًا ما يؤدي البحث عن مواد منخفضة الجودة إلى إنكار كاذب لمصالحها العلمية وإمكانياتها التكنولوجية."
بالإضافة إلى ذلك ، قال إن هذه العائلة الجديدة من أشباه الموصلات ، والتي تسمى كالكوجينيد بيروفسكايت ، يمكن استخدامها في الخلايا الشمسية والإضاءة. ومع ذلك ، أشار إلى أن تاريخ أبحاث أشباه الموصلات يظهر أن عائلات أشباه الموصلات الجديدة يتم إطلاقها عادة بطرق لا يمكن التنبؤ بها.
ونظرًا لأن المادة الجديدة تتمتع بقدرات فائقة الاستقرار ومصنوعة من عناصر رخيصة وغير سامة، فإن جاراميلو متحمس لإمكاناتها. يُذكر أن الفيلم الذي صنعه فريق جاراميلو يتكون من الباريوم والزركونيوم والكبريت. له بنية بلورية محددة، وهو مركب بيروكسيد النحاس النموذجي. "يمكنك إجراء تغييرات عن طريق تغيير المكونات. وقال جاراميلو: “إنها في الواقع مجموعة من المواد، وليست مجرد مواد فريدة من نوعها”.
تم نشر هذا العمل في مجلة المواد الوظيفية المتقدمة في 3 نوفمبر 2021. ومن بين المؤلفين المشاركين لجاراميلو إيدا صادقي، زميلة ما بعد الدكتوراه في قسم علوم وهندسة المواد (DMSE) والمؤلف الأول للورقة، كيفن يي، ومايكل شو وYifei Li، طلاب الدراسات العليا في DMSE، وJames M. LeBeau، الأستاذ المشارك لجون تشيبمان في قسم علوم وهندسة المواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
ومن المفهوم أن جاراميلو وزملائه يستخدمون تقنية تسمى تنضيد الشعاع الجزيئي (MBE) لتنمية أغشية رقيقة عالية الجودة. وتسمح هذه التقنية بالتحكم على المستوى الذري في نمو البلورات، لكن هذا أمر صعب القيام به ولا يضمن نجاح المادة الجديدة. وأشار جاراميلو إلى أنه على الرغم من ذلك، فإن تاريخ تكنولوجيا أشباه الموصلات يظهر قيمة تطوير MBE، "ولهذا السبب يستحق الأمر المحاولة".
وكما يوحي اسمها، فإن MBE يوجه بشكل أساسي شعاعًا جزيئيًا إلى ترتيب محدد من الذرات على السطح. يوفر هذا الترتيب للذرات قالبًا للجزيئات المقذوفة ويسمح لها بالنمو عليه. "هذا هو السبب في أن النمو الفوقي يمكن أن يوفر لك أفلامًا عالية الجودة. قال جاراميلو: “هذه المواد تعرف كيف تنمو”.
هناك عامل آخر أدى إلى تفاقم صعوبة هذا العمل. وأشار جاراميلو إلى أن تصنيع هذا النوع من المواد الكيميائية أمر صعب للغاية، فهي ذات رائحة كريهة وتجعل المعدات لزجة. يجب إجراء عملية MBE في غرفة مفرغة، لكن جاراميلو أشار إلى أنه لم يتم إدخالها إلى غرفة مفرغة في ذلك الوقت.
قال هيديو هوسونو ، الأستاذ في معهد طوكيو للتكنولوجيا الذي لم يشارك في البحث: "يُظهر الفيلم (الذي تم إنشاؤه بواسطة جاراميلو وآخرون) صورة سلسة. هذا هو نتيجة السطح المسطح ذريًا والجودة جيدة جدًا. يمكننا التنبؤ ، سيكون تحقيق تصنيع المعدات مثل الخلايا الشمسية ومصابيح LED الخضراء هو الهدف التالي ".
تركز مجموعة جاراميلو حاليًا على مجالين: استكشاف القضايا الأساسية لاكتساب فهم أفضل للمواد ، ودمجها في الخلايا الشمسية.
على الرغم من أن هاليد بيروفسكايت ليس هو التركيز الوحيد لجاراميلو في مختبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. قال جاراميلو: "لكن هذا هو بالتأكيد المشروع الذي نفخر به كثيرًا لأنه استغرق أكبر قدر من الجهد وأتأخر في إرضاءه".
أفاد المهندسون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنهم صنعوا أول أفلام عالية الجودة في سلسلة جديدة من مواد أشباه الموصلات. أطلق الباحث الرئيسي في الدراسة ، رافائيل جاراميلو ، على هذا العمل الفذ "الحوت الأبيض" لأنه كان يتابع هذا العمل الفذ لسنوات عديدة ، وإذا أعاد التاريخ نفسه ، فقد يؤثر ذلك على مجالات تقنية متعددة.
أدت القدرة على إنتاج أغشية رفيعة عالية الجودة لسلسلة أخرى من أشباه الموصلات إلى ظهور أجهزة الكمبيوتر والخلايا الشمسية وكاميرات الرؤية الليلية وما إلى ذلك.
وأشار جاراميلو إلى أنه عند إدخال مادة جديدة ، لا يمكن تحقيق الاختراق العلمي الأكثر أهمية إلا عندما يمكن الحصول على مواد عالية الجودة. "غالبًا ما يؤدي البحث عن مواد منخفضة الجودة إلى إنكار كاذب لمصالحها العلمية وإمكانياتها التكنولوجية."
بالإضافة إلى ذلك ، قال إن هذه العائلة الجديدة من أشباه الموصلات ، والتي تسمى كالكوجينيد بيروفسكايت ، يمكن استخدامها في الخلايا الشمسية والإضاءة. ومع ذلك ، أشار إلى أن تاريخ أبحاث أشباه الموصلات يظهر أن عائلات أشباه الموصلات الجديدة يتم إطلاقها عادة بطرق لا يمكن التنبؤ بها.
ونظرًا لأن المادة الجديدة تتمتع بقدرات فائقة الاستقرار ومصنوعة من عناصر رخيصة وغير سامة، فإن جاراميلو متحمس لإمكاناتها. يُذكر أن الفيلم الذي صنعه فريق جاراميلو يتكون من الباريوم والزركونيوم والكبريت. له بنية بلورية محددة، وهو مركب بيروكسيد النحاس النموذجي. "يمكنك إجراء تغييرات عن طريق تغيير المكونات. وقال جاراميلو: “إنها في الواقع مجموعة من المواد، وليست مجرد مواد فريدة من نوعها”.
تم نشر هذا العمل في مجلة المواد الوظيفية المتقدمة في 3 نوفمبر 2021. ومن بين المؤلفين المشاركين لجاراميلو إيدا صادقي، زميلة ما بعد الدكتوراه في قسم علوم وهندسة المواد (DMSE) والمؤلف الأول للورقة، كيفن يي، ومايكل شو وYifei Li، طلاب الدراسات العليا في DMSE، وJames M. LeBeau، الأستاذ المشارك لجون تشيبمان في قسم علوم وهندسة المواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
ومن المفهوم أن جاراميلو وزملائه يستخدمون تقنية تسمى تنضيد الشعاع الجزيئي (MBE) لتنمية أغشية رقيقة عالية الجودة. وتسمح هذه التقنية بالتحكم على المستوى الذري في نمو البلورات، لكن هذا أمر صعب القيام به ولا يضمن نجاح المادة الجديدة. وأشار جاراميلو إلى أنه على الرغم من ذلك، فإن تاريخ تكنولوجيا أشباه الموصلات يظهر قيمة تطوير MBE، "ولهذا السبب يستحق الأمر المحاولة".
وكما يوحي اسمها، فإن MBE يوجه بشكل أساسي شعاعًا جزيئيًا إلى ترتيب محدد من الذرات على السطح. يوفر هذا الترتيب للذرات قالبًا للجزيئات المقذوفة ويسمح لها بالنمو عليه. "هذا هو السبب في أن النمو الفوقي يمكن أن يوفر لك أفلامًا عالية الجودة. قال جاراميلو: “هذه المواد تعرف كيف تنمو”.
هناك عامل آخر أدى إلى تفاقم صعوبة هذا العمل. وأشار جاراميلو إلى أن تصنيع هذا النوع من المواد الكيميائية أمر صعب للغاية، فهي ذات رائحة كريهة وتجعل المعدات لزجة. يجب إجراء عملية MBE في غرفة مفرغة، لكن جاراميلو أشار إلى أنه لم يتم إدخالها إلى غرفة مفرغة في ذلك الوقت.
قال هيديو هوسونو ، الأستاذ في معهد طوكيو للتكنولوجيا الذي لم يشارك في البحث: "يُظهر الفيلم (الذي تم إنشاؤه بواسطة جاراميلو وآخرون) صورة سلسة. هذا هو نتيجة السطح المسطح ذريًا والجودة جيدة جدًا. يمكننا التنبؤ ، سيكون تحقيق تصنيع المعدات مثل الخلايا الشمسية ومصابيح LED الخضراء هو الهدف التالي ".
تركز مجموعة جاراميلو حاليًا على مجالين: استكشاف القضايا الأساسية لاكتساب فهم أفضل للمواد ، ودمجها في الخلايا الشمسية.
على الرغم من أن هاليد بيروفسكايت ليس هو التركيز الوحيد لجاراميلو في مختبر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. قال جاراميلو: "لكن هذا هو بالتأكيد المشروع الذي نفخر به كثيرًا لأنه استغرق أكبر قدر من الجهد وأتأخر في إرضاءه".
الروابط: FF200R12KE3G 6 ميغابايت 100L-060