फोटो दौरा: वे न्यू फिजिक्स इंस्टीट्यूट आईटीएमओ के हाइब्रिड नैनोपोनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स की प्रयोगशाला में क्या कर रहे हैं

जबकि हर कोई घर पर है, यह उन परियोजनाओं और प्रौद्योगिकियों के बारे में बात करने का समय है जो हमारी दीवारों पर काम कर रहे हैं, और उपकरणों पर चर्चा करने के लिए भी: दस्ताने बॉक्स, वैक्यूम कक्ष और अभिकर्मक।

ध्यान दें: एक बिल्ली के नीचे बहुत सारे फोटो हैं।

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• क्वांटम सामग्री
• साइबर भौतिक प्रणाली
• नैनोमीटर और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों का वादा

लैब क्या करती है

ITMO इंजीनियरिंग सेंटर में हाइब्रिड नैनोफोटोनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स की प्रयोगशाला तीन साल से मौजूद है । यह हाइब्रिड पर्कोवसाइट्स पर आधारित उत्पादों को विकसित करता है । यह दृश्य सीमा में उच्च प्रकाश अवशोषण के साथ एक सामग्री है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन माइक्रोन के सैकड़ों मोटी एक माइक्रोन पेरोसाइट के रूप में अधिक विकिरण को अवशोषित करते हैं। अद्वितीय भौतिक गुणों के कारण, यह प्रकाश उत्सर्जक विद्युत रासायनिक कोशिकाओं (प्रकाश उत्सर्जक विद्युत रासायनिक कोशिकाओं, LEC ), सौर कोशिकाओं और नैनोलर्स के उत्पादन में अनुप्रयोग पाया है ।

फिर भी प्रयोगशाला के आधार पर छात्रों को पढ़ाया जाता है। मूलतः, स्नातक और ITMO भौतिकी तकनीकी स्कूल के स्वामी, लेकिन अन्य संकायों और यहां तक ​​कि विश्वविद्यालयों के छात्र हैं - SCAMT संस्थान, शैक्षणिक और इलेक्ट्रोटेक्निकल विश्वविद्यालय। जूनियर छात्र परियोजना गतिविधियों में लगे हुए हैं। वे एक टीम में अनुभव प्राप्त करते हैं और स्व-शिक्षा के लिए प्रेरणा प्राप्त करते हैं।

स्नातक योग्यता के काम की तैयारी के ढांचे में अनुसंधान का संचालन करता है। सबसे प्रतिभाशाली बच्चों को भौतिकी और प्रौद्योगिकी संकाय के स्नातक छात्रों के रूप में अपनी पढ़ाई जारी रखने का अवसर मिलता है। पर्यवेक्षकों में से एक अनवर ज़खिदोव हैंजिसकी डलास में प्रयोगशाला है। यह कार्बन नैनोट्यूब, एक और आशाजनक सामग्री का उत्पादन करता है। इसकी मदद से, अच्छी चमक विशेषताओं या कैस्केडिंग एलईडी के साथ पारदर्शी एल ई डी का उत्पादन करना संभव है। वे उत्सर्जक एक-दूसरे के नीचे स्थित होते हैं, न कि अगल-बगल। यह दृष्टिकोण डिस्प्ले के आकार को कम करता है।

उपकरण और उपकरण

प्रयोगशाला में मुख्य उपकरण दस्ताने बक्से हैं। ये एक नियंत्रित वातावरण में पदार्थों और अभिकर्मकों के साथ काम करने के लिए एयरटाइट कंटेनर हैं। नीचे दी गई तस्वीर में - एमबीरुन इंस्टॉलेशन, जिसमें से चैम्बर शुद्ध नाइट्रोजन से भरा है। यह एक अक्रिय गैस है, इसलिए यह पेरोसाइट के साथ बातचीत नहीं करता है, और चैम्बर से ऑक्सीजन और जल वाष्प को भी विस्थापित करता है। आर्गन का उपयोग करके एक समान प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन सेंट पीटर्सबर्ग में इसे प्राप्त करना अधिक महंगा और अधिक कठिन है।



बक्से के साथ काम करने के लिए कुछ कौशल की आवश्यकता होती है। यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि नमूने सही ढंग से कक्ष में पेश किए गए हैं, अन्यथा एक जोखिम है कि डिवाइस का नाइट्रोजन संसाधन बस बर्बाद हो गया है। इसलिए, प्रत्येक नया कर्मचारी एक प्रशिक्षण पाठ्यक्रम से गुजरता है।





दस्ताने बॉक्स में से एक पेरोसाइट समाधान के साथ काम करने के लिए आरक्षित है। ये DMSO के लवण और सॉल्वैंट्स से पतला पेरोविस हैं (डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड ) और डीएमएफ ( डाइमिथाइलफोर्माइड )। वे छोटे परीक्षण ट्यूबों में संग्रहीत होते हैं।


<sup>Perovskite समाधान


टेस्ट ट्यूब प्लास्टिक कंटेनर में हस्ताक्षरित और संग्रहीत किए</sup>

जाते हैं। समाधान से पतली perovskite फिल्में प्राप्त की जाती हैं। पदार्थ को एक विशेष ग्लास पर छिड़का जाता है, जो एक अपकेंद्रित्र कारतूस में चढ़ाया जाता है और अनवांटेड होता है। कुछ बिंदु पर, एक एंटी-सॉल्वेंट जोड़ा जाता है। नतीजतन, सामग्री उपजी है, एक फिल्म का निर्माण।



अलग-अलग पेरोसाइट्स में अद्वितीय गुण होते हैं। इसलिए, प्रयोगशाला विशेषज्ञ अपने आवेदन की तकनीक का लगातार अभ्यास कर रहे हैं।



समाप्त फिल्मों को एक निष्क्रिय बॉक्स में संग्रहीत किया जाना चाहिए। लेकिन शोध के दौरान उनके अल्पकालिक आंदोलन के लिए, सामान्य पेट्री डिश का उपयोग करने की अनुमति है।



इसके अलावा, हाइब्रिड नैनोपोटोनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स की प्रयोगशाला पेरोविसाइट्स के संश्लेषण में लगी हुई है। इसके लिए, सभी आवश्यक अभिकर्मकों और लवण हैं।



समाधान में लवण की मात्राओं को बदलकर, 1.5 ईवी से 3 ईवी तक पेरोसाइट के निषिद्ध क्षेत्र को "स्थानांतरित" करना संभव है। यह सुविधा आपको कैस्केडिंग सौर कोशिकाओं को इकट्ठा करने की अनुमति देती है जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश को अवशोषित करते हैं। यह विभिन्न गुणों के साथ कई पेर्कोवेट्स बनाने और उनसे एक बहुपरत उपकरण बनाने के लिए पर्याप्त है।



दस्ताने बक्से में से एक में डायोड उत्पादों के उत्पादन के लिए एक थर्मल छिड़काव कक्ष है। यह शून्य के अधीन है, क्योंकि नैनोफोटोनिक्स के साथ काम करते समय शुद्धता एक बहुत महत्वपूर्ण पैरामीटर है। चैंबर अपने आप में एक सीलबंद बर्तन है जिसमें चार नियंत्रित स्टोव हैं - क्रूसिबल्स, जहां छिड़काव किया गया पदार्थ भरा हुआ है। दो क्रूसिबल धातु के लिए हैं, दो धातु-कार्बनिक यौगिकों के लिए हैं।

ऑपरेशन के दौरान, कक्ष को औसत वैक्यूम पर पंप किया जाता है - लगभग 2.10 ^-6 वायुमंडल - और क्रूसिबल को लोड सामग्री के वाष्पीकरण तापमान तक गरम किया जाता है। फिर ये जोड़े ऊपर उठते हैं, जहां उन्हें नमूने के माध्यम से नकाब के माध्यम से जमा किया जाता है (पेरोसाइट फिल्म)।



मुखौटा आपको स्प्रे फिल्म के लगभग किसी भी डिजाइन को चुनने की अनुमति देता है। डिवाइस को जोड़ने के लिए ये धातु के इलेक्ट्रोड हो सकते हैं, साथ ही बाधा कार्बन परतें भी हो सकती हैं ताकि पड़ोसी परत एक दूसरे के साथ बातचीत न करें। मास्क स्वयं स्टेंसिल फ्रेम के साथ शिकंजा से जुड़े होते हैं। एक समय में, कैमरा चार मॉड्यूल 25x25 मिमी आकार (नीचे के चित्र में, ये पीले निशान हैं ) स्प्रे कर सकते हैं ।


^{नमूना डिस्क}

एक एलईडी (या सौर सेल) के उत्पादन में, वाणिज्यिक आईटीओ ( इंडियम टिन ऑक्साइड ) से नीचे संपर्क किया जाता है) - पारभासी सामग्री। फोटोलिथोग्राफी की विधि का उपयोग करते हुए, प्रत्येक में 3 मिमी के चार स्ट्रिप्स खोदे जाते हैं। दस्ताने के बक्से को शीर्ष पर परिवहन, सक्रिय और बाधा परतों के साथ लागू किया जाता है, और फिर धातु के संपर्क - इलेक्ट्रोड का छिड़काव किया जाता है। इलेक्ट्रोड भी 3 मिमी के चार स्ट्रिप्स हैं, लेकिन आईटीओ के संपर्कों के लंबवत। इस प्रकार, पर्कोव्साइट उपकरणों के पिक्सेल प्रतिच्छेदन पर दिखाई देते हैं - प्रत्येक मॉड्यूल पर केवल 3x3 मिमी के आकार के सोलह टुकड़े।



एक और दबाव वाली प्रयोगशाला बॉक्स का उपयोग पेरोसाइट उपकरणों को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। मापने वाले उपकरण अंदर स्थापित हैं: दो सौर सिमुलेटर, एक कॉम्पैक्ट स्पेक्ट्रोमीटर और एक स्पेक्ट्रोमाडोमीटर। उत्तरार्द्ध एल ई डी की रोशनी का आकलन करने के लिए एक कैमरा है - सीडी / एम 2, लक्स।

एक एकीकृत क्षेत्र भी वहाँ स्थापित किया गया था। वह स्पैक्ट्रमोरादियोमीटर के समान ही सब कुछ करती है, केवल थोड़ा और सटीक रूप से, क्योंकि वह डायोड प्रकाश को सभी पक्षों से "एकत्र" करती है।


^{कीथली 2400 स्रोत मीटर कीथली 2400}

स्रोत मीटर प्रयोगशाला विशेषज्ञों के निपटान में भी है। यह आपको पतली फिल्म उपकरणों की वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं को मापने की अनुमति देता है। नीचे दी गई तस्वीर एक डेमो नमूना दिखाती है - एक स्प्रे के साथ एक एलईडी शीर्ष इलेक्ट्रोड।





किसी एक चेंबर में फिल्म संचालन की अभिव्यक्ति के निर्धारण के लिए एक प्रणाली है। इसके अंदर इन-गा यूक्टेक्टिक और एक मगरमच्छ के साथ एक सिरिंज है"। यूटेक्टिक आपको सीधे पेरोसाइट से जोड़ने की अनुमति देता है ताकि थर्मल चेंबर में संपर्कों को "धूल" न करें। "मगरमच्छ" एलईडी के माध्यम से करंट पास करने और इसे प्रकाश में लाने के लिए एक दबाव संपर्क की भूमिका निभाता है। इस तरह, इलेक्ट्रोल्यूमिनेशन स्पेक्ट्रम को मापा जा सकता है।

डिवाइस बहुत छोटे हैं, और आपको रबर के दस्ताने के साथ काम करना होगा। उनमें एक अखरोट को कसने के लिए पहले से ही एक बड़ी बात है। इसलिए, कोशिकाओं में रिंच और चिमटी हैं।



एक्सप्रेस टेस्ट चैम्बर में एक प्रोफिलोमीटर भी है - यह सिर्फ एक "उंगली" है जो सतह पर सवारी करता है और इसके प्रोफाइल को देखता है। इसकी मदद से फिल्म की मोटाई, खुरदरापन, आकारिकी निर्धारित करते हैं।



एक अन्य उपकरण एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप है। यह मुख्य उपकरणों में से एक है क्योंकि एक फाइबर स्पेक्ट्रोमीटर इससे जुड़ा हुआ है। सिस्टम आपको फिल्म से स्थानीय रूप से फोटोलुमिनेसेंस, ट्रांसमिशन, प्रतिबिंब के स्पेक्ट्रम को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है। जब छात्र नैनोकणों को विकसित करते हैं, तो वे उनमें से एक की चमक विशेषताओं का अध्ययन कर सकते हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि, कण आकार के आधार पर, फोटोल्यूमिनेशन तरंग दैर्ध्य की शिफ्ट और अन्य विशेषताओं में परिवर्तन होता है।

अन्य प्रयोगशाला सुविधाएं

प्रयोगशाला के दरवाजों में से एक के पीछे एक रासायनिक कमरा छिपा है।



इसके क्षेत्र में स्थित विशेष रूप से चौग़ा में अनुमति है। इसके साथ सब कुछ सख्त है - उल्लंघनकर्ता परियोजनाओं से हटा दिए जाते हैं।



रासायनिक कमरे के अलावा, प्रयोगशाला का अपना खुला स्थान है। यह कमरा एक परिवर्तित बॉलरूम है।

हाल ही में संशोधन

हाइब्रिड नैनोफोटोनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स की प्रयोगशाला के तकनीकी आधार में नियमित रूप से सुधार हुआ है। एक क्रूसिबल भट्ठी पिछले साल खरीदी गई थी। इसका उपयोग अत्यधिक कुशल पेरोसाइट-आधारित सौर कोशिकाओं में परिवहन परतों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। उच्च तापमान ग्लास सब्सट्रेट को गर्मी का इलाज करने में मदद करते हैं, पेरोविसाइट सौर कोशिकाओं के परिवहन परतों की संरचना में धातु के संपर्क के प्रसार को तेज करते हैं, और अकार्बनिक क्वांटम डॉट्स के साथ काम करते हैं।

अकार्बनिक नैनोकणों के संश्लेषण के लिए एक प्रतिक्रिया ब्लॉक भी खरीदा गया था और पेरोसाइट एलईड, नैनो- और माइक्रोलैसर में सक्रिय परतों के गठन के लिए।

प्रयोगशाला ने हाल ही में सुसंगत विकिरण के ऑप्टिकल हार्मोनिक्स की पीढ़ी का अध्ययन करने के लिए एक प्रणाली का अधिग्रहण किया। यह एकीकृत नैनोकणोनिक संरचनाओं के साथ ऑर्गेनो-अकार्बनिक यौगिकों के आधार पर गैर-रैखिक ऑप्टिकल गुणों का अध्ययन करना संभव बनाता है।

एक सटीक इमीटेंस मीटर (LRC मीटर) भी दिखाई दिया है, जो पेर्कोवसाइट फिल्मों के प्रतिबाधा की आवृत्ति विशेषताओं को प्राप्त करने की अनुमति देता है, साथ ही साथ एलईडी और सौर पैनल पर आधारित है। उसके लिए धन्यवाद, न केवल फोटोएक्टिव परत की सामग्री को चित्रित करना संभव है, बल्कि उनके बयान की तकनीक का अभ्यास करते समय उपकरणों के संपर्कों की गुणवत्ता के बारे में निष्कर्ष निकालना भी संभव है।


<sup>बाईं ओर सुसंगत विकिरण के ऑप्टिकल हार्मोनिक्स की पीढ़ी का अध्ययन करने के लिए एक प्रणाली है। जनवरी 2019 में राइट: हाइब्रिड नैनोफोटोनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रयोगशाला


बाईं ओर एक सटीक इमिटेशन मीटर (LRC मीटर) है। दाईं ओर एक क्रूसिबल भट्टी है।</sup>

उपकरणों के अलावा, नए शोध निर्देश दिखाई दिए। उनमें से एक एक दिए गए आकार और आकार के पेर्कोवसाइट क्रिस्टल के संश्लेषण से जुड़ा हुआ है। वे दिलचस्प nonlinear प्रभाव दर्ज करना और कार्यात्मक नैनोमीटर प्राप्त करना संभव बनाते हैं। इसलिए, 2019 में, इंजीनियरों ने सबसे छोटा वैकल्पिक रूप से पंप ढांकता हुआ लेजर विकसित किया। लेजर में गुंजयमान यंत्र एक क्यूबिक पेकोवसाइट क्रिस्टल था। इसका आकार सामग्री के लंबे समय तक जीता विकिरण के साथ सहसंबद्ध है।

प्रयोगशाला में एक और सक्रिय रूप से विकासशील क्षेत्र "बिफंक्शनल" उपकरणों का विकास है। ये पेरोसाइट की पतली फिल्में हैं, जो लागू वोल्टेज के आधार पर, सौर बैटरी मोड और एलईडी मोड दोनों में काम कर सकती हैं। प्रोटोटाइप और पहले पेटेंट प्राप्त हो चुके हैं। भविष्य में, ऐसी फिल्मों को स्मार्ट विंडो के कार्यान्वयन में आवेदन मिलेगा - जब एक डबल-घुटा हुआ खिड़की दोपहर में बैटरी चार्ज करती है, और शाम को विस्तारित प्रकाश स्रोत के रूप में काम करती है।

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