المسح الضوئي المجهر الضوئي

مجهر المسح الضوئي الحالي )المسح الضوئيفوتوكورنتالمجهروSPCMهو نوع من معدات عالية الدقة للكشف عن كثافة التوزيع الحالي من المواد . هذا الأسلوب يجمع بين الإثارة البصرية والكهربائية قياس المسح الضوئي ليزر من نقطة إلى نقطة و تسجيل الإشارات الضوئية الحالية بشكل متزامن . المبدأ الأساسي ينطوي على الإثارة ، وفصل وجمع photogenerated الناقلين ، ورسم الخرائط المكانية من الإشارات . عندما تركز أشعة الليزر على سطح المواد ، الحادث طاقة الفوتون يمتص ويولد الإلكترونات .-ثقب أزواج ( photocarriers ) . في إطار العمل من المدمج في الحقل الكهربائي أو تطبيق التحيز ، هذه الناقلين يمكن فصلها على نحو فعال ، وتشكيل المنحى photocurrent . . . . . . . المسح الضوئي المجهر الضوئي“ضوء الإثارة-الاستجابة الكهربائية" وولذلك ، فإنه يصبح أداة هامة لدراسة ديناميات الناقل ، واجهة مميزة عيب الهندسة في أجهزة النانو . جوهر هذه التقنية هو الجمع بين المسح الضوئي عالية الدقة مع ضعف إشارة كهربائية استخراج . هذه التكنولوجيا لديها امكانات كبيرة في مجالات مثل المواد الكم طوبولوجي ومرنة الكتروضوئي الأجهزة .

الرسم البياني1.مخطط المسح الضوئي الحالية

تطبيق تكنولوجيا المسح الضوئي الحالي

1. فشل تحليل الجهاز

أداء الخلايا الشمسية بيروفسكيتدفعبينما تسوس ،كذلكيؤدي إلى عدم استقرار الجهاز . الكثافة الحالية التقليدية-الجهد )جي - فيقياس المنحنى )مثلالرسم البياني(أ)كما هو مبينفقط يمكن أن تكشف عن الأداء الكلي من الجهاز ، مثل الكفاءةوعامل شغلالخ .ومع ذلك ، فإنه لا يمكن الكشف عن السبب الجذري الجزئي انخفاض الأداء .

الرسم البياني2.( أ )(أ)heterojunction بيروفسكيت هيكل الخلية الشمسية ( أ )(ب)التقليديةجي - فيمنحنى

بناءً علىالمسح الضوئي المجهر الضوئييمكن الحصول عليهاphotocurrent التوزيع على سطح الجهازمنتدىالشكل 1 توزيع موحد وارتفاع photocurrent(ب)كما هو مبينيمثل جهاز صحي مع الأداء الجيد الذي يستخدم لتوليد وجمع الكفاءة متسقة في جميع أنحاء المنطقة النشطة . الشكل 2 توزيع photocurrent(ج)و(د)كما هو مبينسوف تصبح غير موحدة للغاية . أحمر مشرق يظهر في الصورةوبقع صفراء تمثل المناطق المحلية الحالية المرتفعة ، والتي عادة ما تكون صغيرة أو قصيرة الدوائر المحلية تسرب القنوات التي تبدد الطاقة ، والحد من الجهد الناتج من الجهاز و عامل شغل . الأزرق الكبيروالأرجواني المنطقة يمثل انخفاض أو لا“منطقة ميتة" والمواد في هذه المناطق قد يكون المتدهورة ، تخميلها ، أو سوء الاتصال مع القطب ، لا يمكن أن تولد أو نقل الشحنة الكهربائية على نحو فعال ، مما أدى إلى انخفاض التيار الكهربائي عموما . مجهر المسح الضوئي الحالي )SPCMهو أداة قوية للتشخيص غير تدميري . وسوف تسوس الأداء الكلي )جي - فيمنحنى يدل على انخفاض الكفاءة ) يرتبط مباشرة مع التوزيع المكاني الحالي غير موحدة . من خلال تصور تسرب نقطة منطقة ميتة نقطة الفشل في الجهاز ،يمكنهذه النتائج توفر أدلة مباشرة للباحثين لتحليل أسباب تدهور أداء الخلايا الشمسية perovskite ( مثل أيون الهجرة ، قطب التآكل ، واجهة تدهور ، الخ ) ، وبالتالي توفير اتجاه هام لتوجيه المواد التوليف ، وتحسين هيكل الجهاز ، وتحسين استقرار الخلية .( المراجع :مولبراندوآخرون،RSC Adv., 2017, 7, 42973–42978و

الرسم البياني3.( أ )(أ)عن طريقجي - فيمنحنى تكميم أداء الجهاز ( أ )ب-دو.0，7أيام28photocurrent خريطة السماء الأجهزة

2. عفوية تأثير الضوئية في بعدين heterostructure

الأجهزة الضوئية التقليدية تحتاج إلى فصل photogenerated الشحنات الكهربائية من خلال الاعتماد على المجال الكهربائي داخل هيكل غير المتماثلة التي شيدت بشكل مصطنع . في حين أن هذه الدراسة تكشف عن آلية جديدة تماما : في اثنين من مواد مختلفة ثنائية الأبعاد )WSeاوبي بيببساطة مكدسة على شكل heterojunction دون أي مصطنعةPNفقط من خلال عدم تناسق الخصائص الفيزيائية الكامنة في واجهة من نوعين من المواد ، photocurrent ثابت الاتجاه يمكن أن تتولد تحت الضوء . هذا التأثير يسمى“عفوية" وتأثير الضوئية . مجهر المسح الضوئي الحالي )SPCMهذه الأداة لاكتشاف وتأكيد هذه الظاهرة . كما هو مبين في الشكل ، شعاع ليزر صغيرة تركز على مسح كامل سطح heterojunction الجهاز ، و في حالة عدم التحيز الخارجي ، دقة قياس حجم واتجاه photocurrent المتولدة في كل نقطة .SPCMإن photocurrent توزيع الرسم البياني يظهر بصريا : في منطقة التداخل بين اثنين من المواد ، أي heterojunction الطائرةكبيرة وموحدة photocurrent إشارة . هذه الصورة الرئيسية دليل يثبت مباشرة أن واجهة هو في حد ذاته كفاءة التحويل الكهروضوئية المنطقة النشطة . هذا النوع من تأثير الضوئية عفوية تنبع من كسر التناظر الطبيعي في heterojunction الطائرة .WSeاوبي بيالكريستال هيكل الخصائص الإلكترونية المختلفة ، مثل مختلف التماثل المكاني ، والطاقة هيكل الفرقة ، وهلم جرا . عندما جنبا إلى جنب مع بعضها البعض ، المدمج في الحقل الكهربائي هو المشكلة في واجهة . هذا المدمج في الحقل الكهربائي يعمل مثل“تلقائي" وعندما يولد الضوء الإلكترونات-عندما ثقب أزواج ، الحقل الكهربائي يدفع لهم للتحرك في الاتجاه ، وبالتالي توليد صافي الحالية . المهم هو أنه يوفر تقنية جديدة تماما الطريق إلى تحقيق نوع جديد من الأجهزة الكهروضوئية الكهروضوئية للكشف عن وجود رقيقة جدا ، لا تحتاج إلى عملية معقدة المنشطات وممتازة الأداء .( المراجع :أكاماتسووآخرون،العلوم 372, 68–72 (2021)و

الرسم البياني4. WSeاوبي بيوعلى النقيض من heterojunction )أ-جو.مرآة الضوء )د-فو.خريطة ضوئية )جي آيو.أول مسح الصورة الحالية

3. تأثير الضوئيةانحراف الضوءفولت .

موس 2غطىVO2باستخدام المسح الضوئي المجهر الضوئي ( SEM ) ، والباحثين مسح الجهاز و رسم خريطة التوزيع المكاني photocurrent . . . . . . .VO₂نانو باندو تتزامن مع ارتفاع الضغط التدرج في المنطقة .( المراجع :كبيرetأل،ناتتكنولوجيا النانوو2021 أغسطس؛ 16(8):894-901و

الرسم البياني5. تحت أشعة الليزر1نقطة2الجهاز الحالي في نقطة و بدون إضاءة-منحنى الجهد الرسم التخطيطي عبر قسم المعدات .1，2موقع قياس.( أ )(أ)و. وزارة2الE12gنتائج التصوير رامان)ب(.photocurrent نتائج التصوير تحت أشعة الليزر

4. تحليل واجهة

المسح الضوئي التكنولوجيا الحالية150 نانومترالمساحة عاليةالقرار ، دقة رسم الخرائط والتحليل الكمي من الجرافيتالفيننانو النطاق التوزيع المحتمل في الترانزستور القناة . اكتشاف أقطاب معدنية )Ti / Pd / Auسوفبهذا التأثير يمكن أن تمتد إلى داخل القناة .0.2-0.3ميكروموهكذاننوع .منطقة التوصيل على طول القناةتشكيل مفتاحp-n-pهيكل . من خلال التكامل العددي photocurrent توزيع الطاقة الفرقة مخطط هيكل كميا بناؤها .الفينالإلكترون ثقب التوصيل عدم التماثل في الترانزستورات. . . ـجذورها تكمن فيب-نعقدة جلبمقاومة الاتصال إضافيةمواد الجسمخصائص المواد . وبالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه التكنولوجيا قد تم تطبيقها بنجاح في الكشف عنالفيننقل المسؤول و بنيت في الحقل الكهربائي في واجهة ، مما يدل على أنها أداة قوية لدراسة سلوك الإلكترون في واجهة منخفضة الأبعاد heterojunction . . . . . . .( المراجع :مولروآخرون،المراجعة الطبية B 79, 245430 (2009)و

الرسم البياني6.( أ )ألفو. مواد الجهازتكوين طبقات مختلفة )باءو. صور الحالية ، باستثناء أقطاب معدنيةإشارة قوية في واجهةخارجطبقة واحدة ومتعددة الطبقاتإن photocurrent إشارة واضحة كما لوحظ في واجهة ( أبيض خط منقط ) .( أ )جيمو.جرافيتالفينالترانزستوراتعلم التشكل المورفولوجيامسحphotocurrent ردمع بوابة الضغطتطور العملية

5. الخلايا العصبية في الدماغخصائص

الدوائر العصبية المعقدة متصلة بواسطة نقاط الاشتباك العصبي submicron في أدمغتنا تحتاج إلى أن تكون قادرة على رسم خرائط الشبكات العصبية مع فائقة الدقة المكانية والزمانية من أجل فك الآليات الكامنة في العديد من جوانب علم الأعصاب . من خلال الجمع بين الترانزستور صفيف الجرافين مع المسح الضوئي المجهر الضوئي ، يمكننا الكشف عن النشاط الكهربائي من المشبك واحد من الخلايا العصبية هيبوكامبال الأصلي . . . . . . . من خلال قياس الموصلية الكهربائية المحلية من الجرافين photoprobe مباشرة في عملية الخلايا العصبية ، ونحن يمكن تقدير التغيرات المحتملة خارج الخلية واحدة المشبك أثناء الإستقطاب . فائق السرعة photocurrent استجابة الجرافين يسمح فك أنماط النشاط من كل نقاط الاشتباك العصبي في submillisecond القرار . هذا الأسلوب الجديد يوفر إمكانات واعدة لتسجيل النتائج الكهربية من نقاط الاشتباك العصبي في الشبكات العصبية .( المراجع :بروروآخرون،نانو الرسائل 2018,18(9). 5702-5708و

الرسم البياني7. ( أ )ألف) مع الجرافيت المتكاملةالفينأربعة تجويف الخلايا العصبية الترانزستور-الشكل 1 تخطيطي ميكروفلويديك الجهاز المشارك ثقافة الخلايا الدبقية . ( أ )باءرسم تخطيطي من photocurrent المسح . الحيود يقيد بقعة الليزر من خلال مسح الخلايا العصبية تحت غطاء زجاجي شفاف الجرافين . ( أ )جيمعلى النقيض من التداخل التفاضلي في الجرافين الترانزستورات باستخدام الشبكات العصبية )ديك. لا اثنين من المستطيلات السوداء مبهمة تحت الجرافينأووالكهربائي غشاء . في الثقافة5أيام , مستعملة )(د)وmCherry-synaptophysin ( أحمر )هاءوmCerulean( الأزرق ) transfected الخلايا العصبية ، والحفاظ على coculture مع الدبقية . جزء .أحتكبير الصورة الفلورية في منطقة مربعة من القرمزي )واووmCeruleanالأزرقن( أ )زقmCherry-synaptophysin ( الأحمر )ن( أ )حوmCeruleanوmCherrysynaptophysin التداخلنو )أناوGFP-GCaMP6s( الأخضر ) .

خارج الخليةك سالتركيز من4 ممرفع60 مملدراسة الكيميائية التي يسببها اندلاع .ديكمضان الصور المستخدمة لتحديد نقاط الاشتباك العصبي3A - F) ثم تركز أشعة الليزر على المقابلة الجرافيت-نقاط الاشتباك العصبي50 مسجمع photocurrent استجابة لتسجيل نشاط الكهرباء المحلية في مفرقمنتدى

الرسم البياني6.( أ )ألففي الثقافة9الخلايا العصبية في أعلى الجرافين الترانزستور .ديكالصور . ( أ )باءوmCherry-synaptophysin ( الأحمر )ن( أ )جيموmCeruleanالأزرقن( أ )دالوmCeruleanوmCherry-سينابتوفيسينتراكبنو )هاءوGFP-GCaMP6s( الأخضر ) . ( أ )واوقسمدالالمنطقة الوسطى الحمراء المربعةزصور الحالية . ( أ )حثلاثة عاليةك +الجرافين في دورة التحفيز-نقاط الاشتباك العصبيواووزالمثلث الأبيض ) photocurrent رد4و- 60-4-60-4-60. لا ( أ )أناقسمحعفوية الموجي من نبض الذروة أشار أرجواني السهم في