اشتراک گذاری با دوستان
وضعیت: باز
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1403/07/01
مهلت ارسال پیشنهاد: 1404/04/31
فرصت‌ها: براساس پیشنهاد‌ها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166539734 – 02166533864
ارسال پروپوزال‌ها: https://ghazal.inif.ir
خلاصه فناوری
فناوری دیود نورگسیل پروسکایتی (PeLED) به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد مواد پروسکایت، در حال تبدیل شدن به یک انتخاب برجسته در صنعت اپتوالکترونیک است. این دیودها از مواد پروسکایتی استفاده می‌کنند که دارای بازده کوانتومی بالا، شکاف باند قابل تنظیم و قابلیت تولید نور در طیف‌های مختلف رنگی هستند. علاوه بر این، فرآیند تولید این دیودها نسبت به نیمه‌رساناهای سنتی ساده‌تر و ارزان‌تر است و امکان ساخت دیودهای انعطاف‌پذیر و سبک را فراهم می‌کند.
ضرورت ساخت دیودهای نورگسیل پروسکایتی به دلیل مزایای قابل توجه این مواد در مقایسه با نیمه‌رساناهای سنتی مانند گالیم نیترید و فسفیدها، به طور فزاینده‌ای مشهود است. این دیودها برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای پیشرفته، منابع روشنایی نوین و دستگاه‌های پوشیدنی بسیار مناسب هستند. به طور کلی، فناوری دیودهای نورگسیل پروسکایتی تحولی بزرگ در زمینه اپتوالکترونیک به شمار می‌آید که به واسطه ویژگی‌های منحصربه‌فرد و قابلیت‌های برجسته خود، چشم‌اندازهای نوینی را پیش روی صنایع مختلف قرار می‌دهد.
از جمله اهداف این طرح، دستیابی به دانش فنی تولید دیودهای نورگسیل پروسکایتی انعطاف‌پذیر با استفاده از زیرلایه‌های فیبر نوری است. این دیودها باید توانایی گسیل طیف رنگ‌های آبی، قرمز و سبز را داشته باشند و امکان تنظیم دقیق رنگ‌ها و شدت تابش نیز فراهم شود. هدف اصلی، رسیدن به شدت نوری 3000 کندل بر متر مربع است که معیاری از روشنایی بالا و کارآمدی این دیودها محسوب می‌شود. علاوه بر این، تأکید بر قابلیت انعطاف‌پذیری و استفاده از زیرلایه‌های فیبر نوری، دیودهای تولیدی را برای کاربردهای پیشرفته‌ای نظیر نمایشگرهای انعطاف‌پذیر و منابع روشنایی هوشمند مناسب می‌سازد. دستیابی به این اهداف می‌تواند گامی مؤثر در توسعه فناوری‌های اپتوالکترونیک نوین باشد.
درباره تیم پژوهشی
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
این تیم متشکل از اعضای آزمایشگاه فوتونیک مواد آلی و پلیمرها در پژوهشکده لیزر و پلاسما دانشگاه شهید بهشتی است. دکتر مهاجرانی به مدت پنج سال ریاست این پژوهشکده را بر عهده داشته و چندین طرح پژوهشی در زمینه طراحی و ساخت ادوات میکروالکترونیکی و میکروفوتونیکی از مواد آلی و پلیمر، با همکاری معاونت علمی ریاست جمهوری، به مرحله اجرا رسانده‌اند. همچنین، ایشان ثبت چند اختراع داخلی از جمله “سامانه اپتیکی تشخیص و تعیین غیرمخرب باقی‌مانده سموم در محصولات کشاورزی مبتنی بر اسپکتروسکوپی مرئی و فروسرخ نزدیک”، “سنسور ولتاژ بالا بر اساس بیضی سنجی غیرخطی”، “عینک پلیمری محافظ لیزر” و دو US Patent با عناوین “System for detecting a target materials using liquid crystals” و “Organic LED having increased illumination” را در کارنامه خود دارند.
ضرورت مسئله
در اواسط قرن بیستم، نیمه‌رساناها تحولی بزرگ در صنایع الکترونیک و اپتوالکترونیک ایجاد کردند که دیودهای نورگسیل (LED) مبتنی بر نیمه‌رساناهای معدنی یکی از مهم‌ترین کاربردهای آن‌هاست. اخیراً، مواد پروسکایتی با ساختار بلوری منحصر به فرد و خواص الکترونیکی منعطف، در توسعه فناوری‌های پیشرفته مانند سلول‌های خورشیدی و دیودهای نورگسیل به‌کار گرفته شده‌اند. پایداری مکانیکی و حرارتی در برخی ترکیبات، سازگاری با فرآیندهای چاپ و تولید در مقیاس بزرگ، از دیگر مزایای پروسکایت‌ها است که آن‌ها را برای آینده صنعت الکترونیک اقتصادی و کاربردی می‌سازد. قابلیت تولید در دماهای پایین و انعطاف‌پذیری این مواد، ساخت دیودهای نازک و سبک را تسهیل می‌کند که از کاربردهای اخیر آن می‌توان به نمایشگرهای خمیده اشاره کرد. علاوه بر این، هزینه پایین تولید و فرآیند ساخت ساده‌تر نسبت به نیمه‌رساناهای متداول، امکان تولید انبوه این دیودها را فراهم می‌سازد و زمینه‌ساز گسترش کاربردهای نوین در فوتونیک، مخابرات نوری و فناوری‌های سبز می‌شود.
چالش‌های ساخت دیود نورگسیل پروسکایتی به‌ویژه در زمینه انعطاف‌پذیری و پایداری مواد پروسکایتی بسیار حائز اهمیت هستند. ایجاد هماهنگی مناسب بین لایه پروسکایتی و لایه‌های انتقال حفره و الکترون، به بهینه‌سازی ضخامت و ترکیب مواد مختلف نیاز دارد. همچنین، پایداری بلندمدت این مواد تحت تأثیر عوامل محیطی مانند رطوبت و دما قرار دارد که می‌توان با افزودن لایه‌های محافظ و استفاده از ساختارهای بسته‌بندی چندلایه به آن پاسخ داد. کیفیت مواد پروسکایتی نیز نقش کلیدی در عملکرد دیود دارد؛ به‌طوری که استفاده از مواد با خلوص بالا می‌تواند پایداری و کارایی را افزایش دهد. استفاده از کاتیون‌های غیرسمی مانند سزیم و فرمامیدینیوم به جای سرب، به کاهش خطرات زیست‌محیطی کمک می‌کند. تحقیقات بیشتر در زمینه شبیه‌سازی و مدل‌سازی رفتار الکتریکی این دیودها می‌تواند به درک بهتر چالش‌ها و ارائه راهکارهای مؤثرتر منجر شود. در نهایت، توجه به این چالش‌ها می‌تواند افق‌های جدیدی برای توسعه فناوری‌های نوین در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر فراهم کند.
مسئله اصلی تحقیق
هدف از این طرح، ساخت دیود نورگسیل پروسکایتی انعطاف‌پذیر با زیرلایه‌های فیبر نوری است که قادر به گسیل طیف رنگ‌های آبی، قرمز و سبز باشد و امکان تنظیم دقیق این رنگ‌ها و شدت تابش دیود به 3000 کندل بر متر مربع را فراهم کند. در فرآیند ساخت این دیود از فناوری‌های پیشرفته‌ای از جمله فناوری پاشش، به‌کارگیری مواد پیشرفته (مواد پروسکایتی هیبریدی و لایه‌های انتقال حفره و الکترون) و پوشش‌دهی دورانی استفاده می‌شود.
مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:
- ساخت الکترودهای شفاف و رسانا از جنس اکسید قلع ایندیم (ITO)
- بهبود خواص چسبندگی، عملکرد و مقاوت سطحی الکترودهای ITO به روش اصلاح سطح
- آمیزه‌سازی هالیدهای فلزی (سرب یدید یا سرب برومید) و کاتیون‌های آلی (متیل آمونیوم) به جهت آماده‌سازی پیش‌سازه‌های پروسکایت
- لایه‌بندی قطعه اولیه به روش پوشش‌دهی دورانی به شرح زیر:
- پلی‌استایرن سولفونات (یک لایه رسانا و شفاف)
- پلی‌فلورین وینیل‌کربازول (لایه انتقال‌دهنده حامل)
- متیل آمونیوم برومید سرب (ترکیب پروسکایتی)
- پلی‌متیل متاکریلات (لایه عایق)
- پوشش‌دهی قطعه اولیه دیود با استفاده از روش تیغه‌گذاری با خمیر نقره
- بهینه‌سازی تابش دیود پروسکایتی (منطبق بر استانداردهای بازدهی نوری، رنگ و دمای رنگ، طول عمر و دوام، ایمنی الکتریکی و حرارتی، پایداری نوری و کنترل کیفی)
مزایا
- تولید نور با بازدهی کوانتومی بسیار بالا
- شکاف باند قابل تنظیم و تولید طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها
- قابلیت نصب دیود بر روی زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر و استفاده در دستگاه‌های پوشیدنی و نمایشگرهای خمیده، با حفظ سبکی
- پایداری حرارتی و مکانیکی و امکان ساخت در دمای پایین
کاربرد
- نمایشگرها، میکرونمایشگرها و نمایشگرهای نازک و انعطاف‌پذیر
- دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند و عینک‌های واقعیت افزوده
- سنسورهای نوری و سیستم‌های تشخیص نوری
- سیستم‌های فوتونیکی و ارتباطات نوری
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
- دیود نورگسیل پروسکایتی انعطاف‌پذیر با زیرلایه‌های فیبر نوری
- امکان گسیل طیف رنگ‌های آبی، قرمز و سبز با امکان تنظیم آن‌ها
- شدت تابش دیود نورگسیل 3000 کندل بر متر مربع
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح در بازه 600 میلیون تا 800 میلیون تومان
- مدت‌زمان اجرای طرح بین 12 تا 16 ماه
تسهیم مالیک فکری
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سـهیم خواهـد بـود و انتشـار مقالـه مشـترک توسـط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلـی و خارجـی، ارائه مقالـه در کنفرانس‌هـا و سـمینارها بـا موافقـت و اشـاره بـه نـام همـه دست‌اندرکاران مجـاز خواهـد بود.
- مالکیـت منافـع مـادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
ارسال درخواست
- درخواست‌های مشـارکت صرفاً بایـد در چارچوب موردنظر صنـدوق نوآوری و شـکوفایی، تدویـن و حداکثـر تـا تاریـخ 1404/04/31سـامانه غـزال صنـدوق نوآوری و شـکوفایی به نشـانی inif.ir ثبت شوند. درخواست‌هایی کـه در چارچوبـی غیرازآن، یـا بـه روش‌های دیگـر بـه دسـت صنـدوق نـوآوری و شـکوفایی برسـند، وارد فراینـد ارزیابـی نخواهنـد شـد.