DST और IIT हैदराबाद सहयोग से विकसित हुआ पर्यावरण-हितैषी, सीसा-रहित सेल्फ-पावर्ड फोटोडिटेक्टर

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक निगरानी, सुरक्षा प्रणालियों और बायोमेडिकल इमेजिंग के लिए एक नवीन, सीसा-रहित और पर्यावरण-हितैषी फोटोडिटेक्टर जो स्वयं-संचालित (Self-Powered) है और मजबूत व स्थिर प्रदर्शन प्रदान करता है, अत्यंत उपयोगी हो सकता है।

आधुनिक कैमरे, पर्यावरण संवेदक और स्मार्ट वियरेबल्स फोटोडिटेक्टरों पर निर्भर करते हैं, जो प्रकाश को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं। वर्तमान में उच्च प्रदर्शन वाले कई फोटोडिटेक्टर सीसा आधारित पेरोव्स्काइट का उपयोग करते हैं, जिनमें विषाक्तता की समस्याएँ होती हैं और ये वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों में आसानी से degrade हो जाते हैं।

इस चुनौती का समाधान करते हुए अंतर्राष्ट्रीय उन्नत अनुसंधान केंद्र फॉर पाउडर मेटलर्जी एंड न्यू मटीरियल्स (ARCI, हैदराबाद), जो विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (DST) का स्वायत्त संस्थान है, ने IIT हैदराबाद के सहयोग से डबल पेरोव्स्काइट Cs₂AgBiBr₆ आधारित एक सीसा-रहित, पर्यावरण-हितैषी फोटोडिटेक्टर विकसित किया है, जो मजबूत और स्थिर प्रदर्शन प्रदान करता है।

पारंपरिक डिज़ाइन में अक्सर महंगे धातु संपर्क और अतिरिक्त होल-ट्रांसपोर्ट लेयर (HTL) की आवश्यकता होती है, जिन्हें ग्लोवबॉक्स या वैक्यूम निर्माण उपकरण की मदद से बनाना पड़ता है। इसके विपरीत, यह डिवाइस HTM-फ्री है, कम लागत वाले कार्बन इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है और सिर्फ एक चरण वाले कोटिंग मेथड से कमरे के तापमान पर निर्मित किया जाता है। डिवाइस संरचना स्वाभाविक रूप से प्रभावी चार्ज पृथक्करण का समर्थन करती है, जिससे बाहरी वोल्टेज के बिना ही सेल्फ-पावर्ड संचालन संभव होता है।

Cs₂AgBiBr₆ फोटोडिटेक्टर दृश्य प्रकाश के प्रति मजबूत प्रतिक्रिया दिखाता है और वास्तविक संचालन परिस्थितियों में उत्कृष्ट विश्वसनीयता प्रदर्शित करता है। उपकरण 60 दिनों तक संग्रहण के बाद भी अपने प्रदर्शन का 90% से अधिक बनाए रखता है। इन मापों को सामान्य कमरे की स्थितियों (25-35°C और 35-50% सापेक्ष आर्द्रता) में किया गया। प्रदर्शन वक्रों का 60 दिनों बाद भी लगभग समान रहना इसकी दीर्घकालिक पर्यावरणीय स्थिरता की पुष्टि करता है।

सीसा-रहित सामग्री प्रणाली, सरल पर्यावरण-प्रक्रिया निर्माण, कम लागत वाले घटक और मजबूत संचालन स्थिरता का संयोजन इस तकनीक को उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, औद्योगिक निगरानी, सुरक्षा प्रणाली और बायोमेडिकल इमेजिंग के लिए अत्यंत आकर्षक बनाता है। यह भारत के सतत सामग्री विकास, ग्रीन मैन्युफैक्चरिंग और अगली पीढ़ी की इलेक्ट्रॉनिक्स में आत्मनिर्भरता के लक्ष्यों के साथ भी संरेखित है।

इस काम का समर्थन विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (DST), भारत सरकार ने किया है, और यह Solar Energy (Elsevier) में प्रकाशित हुआ है, जिसका शीर्षक है:

“Ambient-processed lead-free Cs2AgBiBr6 photodetector with long-term environmental stability and self-powered operation.”

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