 |
|
|
|
|
|
|
|
|
من يتصفح الأن
|
|
|
|
|
يوجد حاليا, 8 زائر/زوار 0 عضو/أعضاء يتصفحون الموقع.
أنت غير مسجل لدينا تستطيع التسجيل مجانا بالضغط هنا.
أكبر تواجد: 29
بتاريخ: 27-11-2008
الساعة: 06:10:00
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
تكنلوجيا و علوم: مظاهير البلورات السائلة الجزء الثاني
أرسل يوم الثلاثاء 11 أغسطس 2009 |
|
|
|
|
توهج مدهش
وفقا للتقانات المتبعة، تتكوَّن أشباه الموصلات العضوية من تكتل غير منتظم للجزيئات، أي من مادة صلبة لابلورية amorphous وغير ذات ترتيب بنيوي محدد. وثمة نوعان رئيسيان من المصدرات الضوئية العضوية يتميزان بحجم جزيئي: «صغير» أو «كبير». وكان أول ديود عضوي LED عملي من النوع p-n مبني من الجزيئات الصغيرة قد اخترعه عام 1987 كل من و [من الشركة Eastman Kodak]، بعد أن لاحظ <تانگ> توهجا أخضر مدهشا صادرا عن خلية شمسية عضوية كان يعمل بها. وأدرك العالمان أنه باستخدام مادتين عضويتين، إحداهما موصلة جيدة للثقوب والأخرى موصلة جيدة للإلكترونات،
يمكنهما أن يضمنا حصول إصدار فوتون قرب منطقة التماس (أو الوصلة junction) بين المادتين، كما يحصل في الديود LED المتبلور. وقد احتاجا أيضا إلى مادة تتمسك بإلكتروناتها بشكل وثيق؛ أي إنه يمكن حقنها بالثقوب بسهولة. ولضمان انطلاق الضوء منهما، كان على إحدى المادتين المتماستين أن تكون شفافة. واستفاد العالمان من حقيقة مفادها أن المادة الشفافة الموصلة الأوسع استخداما، أي أكسيد قصدير الإنديوم، تتمسك بإلكتروناتها على نحو ملائم لمادة تماس من النوع p.
لم تتغير البنية التي توصل إليها <تانگ> و<ڤان سلايك> كثيرا عبر السنين، وهي غالبا ما تسمى «نوع كوداك»، لأن الشركة كوداك هي صاحبة الاختراع الأساسي [انظر الإطار في الصفحة 78]. فانطلاقا من ركيزة زجاجية، تُرسَّب مواد مختلفة طبقة بعد طبقة. ويتم تحقيق هذه السيرورة بتبخير المواد المكوِّنة وتركها تتكاثف على الركيزة. إن السماكة الكلية للطبقات العضوية لا تتجاوز 100 إلى 150 نانومترا، وهي أرق كثيرا من نظيرتها في الديود LED التقليدي (التي لا تقل عن عدة ميكرومترات) وأقل من واحد في المئة من ثخانة شعرة إنسان. ولأن جزيئات المادة المستخدمة خفيفة الوزن نسبيا ـ حتى إنها أخف من پروتين صغير ـ فالديودات العضوية OLED من نوع كوداك تسمى الديودات العضوية ذات «الجزيء الصغير».
عالج <تانگ> و<ڤان سلايك> التصميم، بعد أن استلهما الفكرة الأولية، من أجل زيادة كفاءته. فقد أضافا مقدارا ضئيلا من صبغة الكومارين المفلورة إلى مادة المُصدر المكونة من مركب الألمنيوم tris 8-hydroxyquinoline aluminum. وبذلك تم نقل الطاقة المتحررة من إعادة تلاقي(4) الثقوب والإلكترونات إلى الصَّبْغة التي أصدرت الضوء بكفاءة أعلى كثيرا. وغيَّر ترسب طبقات إضافية رقيقة من أكسيد قصدير الإنديوم ومركبات أخرى بالقرب من القطبين تآثر الطبقات الأسمك وحسّن كفاءة حقن الثقوب والإلكترونات أيضا، مما رفع كفاءة الطاقة الكلية للديود العضوي OLED المفلور.
إن الديودات العضوية OLED ذات الجزيء الصغير هذه تستخدم لتوليد ضوء أحمر وأخضر وأزرق، حيث للضوء الأخضر الكفاءة الأعلى. وتستطيع مصدرات الضوء الأخضر هذه إظهار كفاءة سطوع تراوح بين 10 و15 شمعة للأمبير الواحد ـ أي ما يعادل كفاءة الديودات LED الرائجة تجاريا في الوقت الحالي ـ وما بين 7 و10 لومن للواط الواحد، وهي قيم مقاربة لنظيراتها في المصابيح التوهجية incandescent الشائعة الاستخدام.
تدويم العجينة (الملاط)
النوع الآخر من المُصدر العضوي للضوء هو الپوليمر (المتماثر) ذو الجزيء الكبير، والذي يعرف أيضا بديود الپوليمر المُصدر للضوء polymer light-emitting diode PLED. هذه الأداة التي أَعلن عنها عام 1990 وزملاؤه [في جامعة كمبريدج] تستخدم پوليمرات مصنوعة من تجمعات ـ غالبا على شكل سلاسل ـ من الجزيئات العضوية الصغيرة، وذلك من أجل تشكيل الطبقات. وتُشَكَّل ديودات الپوليمرات PLED هذه بطريقة الإكساء بالتدويم spin coating، بأن توضع طبقة رقيقة من الپوليمر على ركيزة ثم تدوّم الركيزة بسرعة كبيرة (تراوح بين 1200 و1500 دورة في الدقيقة عادة) من أجل فرش عجينة الپوليمر عن طريق قوة الطرد المركزية. وتلي عملية الإكساء هذه مرحلة تحميص من أجل التخلص من المذيب؛ وفي بعض الحالات، من أجل إتمام الپلمرة (عملية التماثر). إن سيرورة تشكيل الفيلم هذه أكثر اقتصادية على وجه العموم من طريقة التبخير الحراري التي نوقشت آنفا. لقد امتازت الپوليمرات على أدوات من نوع كوداك ذات الجزيء الصغير بكفاءة الطاقة، لأن الموصلية الإلكترونية الأعلى لطبقات الپوليمر تسمح بجهود تشغيل أخفض.
نظرة إلى الداخل
ينبعث توهج اللون من شطيرة من المواد عندما تُطبَّق ڤلطية على مظهار ديودات عضوية مصدرة للضوء OLED (اليمين) أو على مظهار ديودات پوليمرية مصدرة للضوء PLED (اليسار). تُصدر الثقوب (الشحنات الموجبة) من طبقات النوع p والإلكترونات (الشحنات السالبة) من طبقات النوع n فوتونات ذات أطوال موجات محددة لدى تلاقيها في طبقات المصدر الفعالة. وتعتمد الخاصية اللونية على المركبات المستخدمة في طبقات المصدر.
1 تمتلك المادة شبه الموصلة مثل السيليكون فجوة طاقة بين مستويات الإلكترونات الممتلئة الأدنى (وتسمى النطاق التكافئي valence band) ومستويات الإلكترونات غير الممتلئة الأعلى (النطاق الموصل).
2 إزالة بعض الإلكترونات من المستوى الأدنى تُخلِّف «ثقوبا» مشحونة إيجابيا، وتسمى المادة عندئذ بأنها من «النوع p».
3 إضافة إلكترونات إلى المستويات الأعلى غير الممتلئة تجعل المادة من «النوع n».
4 فيما تهبط الإلكترونات إلى المستوى الأدنى وتحتل الثقوب، تَصدُر فوتونات ضوء مرئي.
لبِنات البناء
تعمل المتشجرات المفسفرة (اليسار) كنواة تلتصق حولها حلقات متفرعة لتشكل جزيئا كبيرا في صورة كرة. إن استخدام المتشجرات في المصدرات العضوية يجمع المزية الأساسية للديودات العضوية المصدرة للضوء (OLED) ـ التي تنتج اليوم مظاهير غنية بالألوان ـ إلى مزية الديودات الپوليميرية المصدرة للضوء (PLED) ـ التي تصنع بطريقة أكثر اقتصادية. وتحدد المركّبات الملحقة بالمجموعات الرابطة في نهايات الأذرع المتفرعة إمكانية الذوبان من أجل سهولة التصنيع.
تكونت ديودات الپوليمر PLED في الأصل من طبقة پوليمر فعالة واحدة تسمى پوليفينيلين ڤينيلين polyphenylene vinylene PPV تقع بين قطبين (تلامسين) معدنيين مختلفين مثل أكسيد قصدير الإنديوم والكالسيوم، كما في الديودات العضوية OLED، وذلك من أجل تأمين حقن كل من الثقوب والإلكترونات [انظر الإطار في الصفحة المقابلة]. فأكسيد قصدير الإنديوم معدن يميل إلى حقن الثقوب، والكالسيوم معدن يميل إلى حقن الإلكترونات. وتَستخدم ديودات الپوليمر PLED الحالية طبقة پوليمر أخرى من أجل حقن الثقوب ونقلها. ويُولِّد الپوليمر PPV ضوءا أصفر بكفاءة وعمر تشغيلي ممتازين؛ فعند مستويات سطوع شاشة الحاسوب، يمكن للديودات PLED هذه أن تدوم أكثر من 000 10 ساعة، أي نحو عشر سنوات من الاستخدام المنتظم. (لقد ثبت مختبريا إمكانية الحصول على ديودات بجميع الألوان، لكن المنتج التجاري الوحيد حتى الآن هو الديود ذو اللون الأصفر). وجرى تطوير پوليمرات أخرى وخلائطهاوذلك بناء على جزيء عضوي هو الپوليفلورين polyfluorene، لدى الشركة Dow Chemical على وجه الخصوص. ويمكن تعديل هذه التراكيب من أجل إنتاج نطاق كامل من الألوان، من الأحمر إلى الأخضر، عن طريق تغيير أطوال أجزاء الپوليمرات المتشاركة. ولسوء الحظ فإن العمر التشغيلي لمظاهير هذه الألوان لا يقارن بنظيره الخاص بالپوليمر PPV؛ كما أن اللون الأزرق ليس جاهزا بعد لكي يحتل مكانته.
كتب هذا الموضوع بواسطة The-Digit-z |
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
تقييم المقال
|
|
|
|
|
المعدل: 4
تصويتات: 1
|
|
|
|
|
|
