كاهش زمان نشر در نیمه‌هادی‌ها با استفاده از نانوسیم چند لایه
معمارهای دوره رنسانس زمانی كه به ساخت گالری‌های نجواگر در كلیساها پرداختند، درك خود را از فیزیك و هندسه به اثبات رساندند. در این كلیساها یك فضای دایره‌ای شكل به‌وجود آمد كه اگر فردی در محل مناسب می‌ایستاد و سخن می‌گفت، همگان قادر به شنیدن صدای او بودند. پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا از این ویژگی استفاده كرده تا یكی از ویژگی‌های كلیدی نیمه‌هادی را بهبود ببخشند.

معمارهای دوره رنسانس زمانی كه به ساخت گالری‌های نجواگر در كلیساها پرداختند، درك خود را از فیزیك و هندسه به اثبات رساندند. در این كلیساها یك فضای دایره‌ای شكل به‌وجود آمد كه اگر فردی در محل مناسب می‌ایستاد و سخن می‌گفت، همگان قادر به شنیدن صدای او بودند. پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا از این ویژگی استفاده كرده تا یكی از ویژگی‌های كلیدی نیمه‌هادی را بهبود ببخشند.

آگاروال، از محققان این پروژه، می‌گوید: «وقتی شما یك نیمه‌هادی را برانگیخته كنید، چند نانوثانیه طول می‌كشد تا با نشر نور به حالت پایه خود برگردد. به این زمان، طول عمر نشر گفته می‌شود كه در واقع زمان لازم برای ایجاد نور است. زمانی كه شما یك مودولاتور می سازید، این سیستم از حالتی به حالت دیگر سوئیچ می‌كند كه زمان فوق الذكر محدود كننده شما در ساخت این مدولاتور است. آنچه كه ما در این پروژه انجام دادیم این است كه این زمان را تا حد یك پیكوثانیه كاهش دادیم كه تقریبا هزار برابر سریع‌تر از فناوری فعلی است».
در نیمه‌هادی‌ها، حالت برانگیخته به حالتی گفته می‌شود كه انرژی به سیستم داده می‌شود و حالت پایه زمانی است كه انرژی در كار نباشد. نیمه‌هادی برانگیخته شده باید ابتدا خنك شود كه برای این كار انرژی خود را به‌صورت گرما از دست دهد سپس با آزاد كردن نور، به حالت پایه برمی‌گردد. نانوسیم نیمه‌هادی تیم تحقیقاتی این پروژه، بدون این كه حالت خنك شدن را پشت سر بگذارد از حالت برانگیخته به حالت پایه می‌رسد. دلیل این موضوع ساختار منحصربه‌فرد نانوسیم است. این نانوسیم در مركز خود دارای سولفید كادمیم است. روی این مركز، یك لایه دی‌اكسید سیلیكون و در لایه خارجی یك لایه نقره قرار دارد. این لایه نقره، منشاء پدیده پلاسمون سطحی است كه در آن امواجی تركیبی از نوسانات الكترون و نور وجود دارد. این پلاسمون سطحی میان لایه نقره و دی‌اكسید سیلیكون محدود است.

آگاروال می‌گوید شبیه این كار را پیش از این انجام داده بودند اما ما سیستم را به شكلی طراحی كردیم كه اثر گالری نجواگر و پلاسمونیك نانومقیاس در آن شكل بگیرد.

اگر این نانوسیم دارای ابعاد خاصی باشد، پوشش نقره موجب رزونانس‌هایی شده و میدان‌های الكترومغناطیسی محدود شده بسیار بالایی را درون این نانوساختار ایجاد می‌كند. با كنترل شدت میدان الكترومغناطیسی درون این سیستم، كه همانا هسته سولفید كادمیم است، می‌توان طول عمر نشر را با دقت بالایی كنترل كرد.

نتایج این پروژه در نشریه Nature Materials به چاپ رسیده است.

منبع: ستاد توسعه فناوری نانو

نوشته شده در تاریخ شنبه 23 مهر 1390    | توسط: سیدمحمدامین شاهمرادی    |    | نظرات()