كشف مركز أبحاث وابتكار إيميك في بلجيكا مؤخرًا، في ورقة بحثية عن نجاحه في تطوير بنية تكديس جديدة للثنائي الباعث للضوء من البيروفسكايت (بيليد، بيروفسكايت قاد). ومن اللافت للنظر أن سطوع بيليد في هذه البنية يفوق سطوع أحدث الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (شاشة OLED) الحالية بألف مرة. ويُعدّ هذا الإنجاز إنجازًا هامًا لمشروع ألترا-لوكس الممول من الاتحاد الأوروبي، كما ذكر فريق إيميك في أخبار مجلة "البصريات.منظمة، إنجازًا هامًا نحو ليزرات حقن البيروفسكايت، ومن المتوقع أن يُسهم في المستقبل في تطوير تطبيقات واعدة في مجالات عديدة، مثل العرض، وإسقاط الصور، والاستشعار البيئي، والتشخيص الطبي.
في الوقت الحاضر، يتسع نطاق استخدام الثنائيات الباعثة للضوء بشكل كبير، بدءًا من شاشات التلفزيون والحواسيب الشائعة وصولًا إلى إشارات المرور وإضاءة الطيران، وغيرها، مما ساهم بشكل كبير في تطوير تقنيات الإضاءة والاستشعار الحديثة. وتُستخدم الثنائيات الباعثة للضوء العضوية (شاشات OLED)، باعتبارها إحدى تقنيات العرض الشائعة حاليًا، على نطاق واسع في تصنيع شاشات العرض الرقمية لشاشات التلفزيون والحواسيب والهواتف الذكية وأجهزة الألعاب المحمولة. ويقوم مبدأ عملها على استخدام بوليمرات أغشية رقيقة عضوية كأجهزة أشباه موصلات. ومع ذلك، نظرًا لظروف موضوعية، مثل المواد المضيئة، يوجد حد أقصى لسطوع شاشة OLED. تخيل أنه غالبًا ما يكون من الصعب جدًا رؤية المحتوى على شاشة شاشة OLED في الهواتف الذكية عند التعرض لأشعة الشمس.
في ضوء ذلك، تتميز مواد البيروفسكايت المضيئة بمزايا فريدة. البيروفسكايت هو نوع من أكسيد البيروفسكايت ذو بنية بلورية مكعبة. خصائصه الفيزيائية المميزة تجعل تطبيقاته لا تقتصر على مجال الخلايا الشمسية (الذي يُعد حاليًا المجال الرئيسي لتطبيقات البيروفسكايت). في العقد الماضي، وبفضل خصائصه البصرية الإلكترونية الممتازة، وخصائص معالجته منخفضة التكلفة، وقدراته الفعالة على نقل الشحنات، برز البيروفسكايت تدريجيًا في مجال تطبيقات الثنائيات الباعثة للضوء، وأصبح مادة مرشحة شائعة جذبت اهتمامًا كبيرًا.
على الرغم من أن ثنائيات البيروفسكايت الباعثة للضوء (شاشات PeLED) قد جذبت اهتمامًا كبيرًا، إلا أنها لا تزال تواجه تحديات. وكما تشير الأخبار ذات الصلة، فرغم قدرة البيروفسكايت على تحمل كثافات تيار عالية، إلا أنها لم تحقق بعد تشغيلًا ليزريًا يُصدر ضوءًا متماسكًا عالي الكثافة. وصرح البروفيسور بول هيرمانز، الباحث الرئيسي في إيميك والمؤلف المشارك للورقة البحثية المنشورة في مجلة طبيعة الفوتونيات: في مشروع ألترا-لوكس، قدمت إيميك لأول مرة بنية ثنائية البيروفسكايت الباعثة للضوء (بيليد) ذات خسائر بصرية منخفضة، ونجحت في دفع هذه الثنائيات إلى كثافة تيار تدعم الانبعاث المحفز للضوء. وأضاف البروفيسور هيرمانز أيضًا: تتكون هذه البنية الجديدة من طبقة نقل، وقطب كهربائي شفاف، والبيروفسكايت كمادة شبه موصلة نشطة، ويمكنها العمل بكثافة تيار تبلغ 3 كيلو أمبير لكل سنتيمتر مربع، وهي كثافة أعلى بعشرات الآلاف من المرات من كثافة تيار شاشات OLED التقليدية.
إذن، ما هي الإنجازات التي حققتها هذه البنية الجديدة؟ بفضل هذه البنية، عززنا كهربائيًا الانبعاث التلقائي المُضخّم بالإضافة إلى الضخ البصري التقليدي. وقد أثبتنا تجريبيًا أن مساهمة الحقن الكهربائي في إجمالي الانبعاث المُحفَّز تصل إلى 13%، مما يُقرّبنا كثيرًا من تحقيق ليزرات حقن الأغشية الرقيقة. يفتح هذا الإنجاز آفاقًا جديدة لتطوير ثنائيات ليزر عالية الطاقة للأغشية الرقيقة، ويُرسي أساسًا متينًا لتطبيقات جديدة لليزرات البيروفسكايت ذات الأغشية الرقيقة، كما يوضح روبرت جيرهار، مدير المشروع في إيميك والمؤلف المُراسل للدراسة.
