اندازه‌گیری قابلیت رسانایی تراهرتز در نانوسیم‌ها

آشکارسازهای تک فوتونی، لیزرها و ترانزیستورهای نانومقیاس کاربردهای امیدبخشی را در نانوسیم‌های نیمه‌هادی دارند. در هر مورد، درک دینامیک حامل‌های بار حیاتی است؛ اما قبل از آن یافتن روشی مطمئن برای اندازه‌گیری داده‌ها لازم است.

آشکارسازهای تک فوتونی، لیزرها و ترانزیستورهای نانومقیاس کاربردهای
امیدبخشی را در نانوسیم‌های نیمه‌هادی دارند.

در هر مورد، درک دینامیک حامل‌های بار حیاتی است؛ اما قبل از آن یافتن روشی
مطمئن برای اندازه‌گیری داده‌ها لازم است.

یکی از محققانِ بخش فیزیک دانشگاه آکسفورد می‌گوید: «برقراری تماس با میله‌هایی
به شعاع ۲۵ نانومتر آسان نیست و خود می‌تواند یک موضوع تحقیقاتی باشد. حتی
در صورت امکان تماس نیز جدا کردن خواص الکتریکی تماس‌ها از خواص نانوسیم‌ها
مشکل است.»

پژوهشگران دانشگاه آکسفورد و دانشگاه ملی استرالیا برای مطالعه این خواص،
در حال استفاده از روش طیف‌سنجی تراهرتز با تفکیک زمانی هستند.

از تجهیزاتی که از طریق گسیل نوری عمل می‌کنند، می‌توان به‌عنوان پروب
رسانایی بدون تماس استفاده کرد؛ اما این تنها مزیت آنها نیست. اندازه‌گیری
قابلیت هدایت تراهرتز، به قدرت تفکیک زمان بسیار بالاتری(fs 100~) نسبت به
روش‌های مرسوم نیاز دارد. روش‌های الکتریکی خالص به‌واسطه محدودیت پاسخ
زمان/فرکانس اجزای الکترونیکی موجود، محدود می‌شوند.

پژوهشگران قابلیت هدایت تراهرتز را به‌صورت تابعی از زمان و فرکانس بعد از
تزریق حامل‌های بار به نانوسیم‌ها اندازه‌گیری کردند.

بر اساس گفته‌های جانسون، مقایسه این نتایج با مدل‌های تئوری حرکت الکترونی
در نانوسیم‌ها، تصویر کاملی از خواص الکتریکی نانوساختارها را ارائه می‌دهد.

او همچنین می‌گوید که قابلیت هدایت نانوسیم‌ها، در این حالت، بیشتر از آن
چیزی است که انتظار می‌رفت. یکی از تصورات این بود که هدایت نانوسیم‌ها به‌واسطه
نسبت زیاد سطح به حجم آنها شدیداً محدود می‌شود، به‌طوری‌که بارهای نزدیک
سطح نسبت به آنهایی که دورترند، تمایل بیشتری به پراکندگی و به دام افتادن
دارند؛ اما محققان مشاهده کردند که بیشترین قابلیت هدایت حامل‌های بار
تزریق شده به نانوسیم‌هایGaAs، به اندازه یک سوم هدایت آنها در توده ماده
است.

بر اساس این نتایج پژوهشگران دریافتند که می‌توان با اشباع ساختار نانوسیم‌ها
به‌وسیله حامل‌های بار، زمان رسانایی آنها را تنظیم کرد.

این مطالعه نشان داد که نانوسیم‌ها، به‌عنوان ابزارهای کلیدزنی و
اپتوالکترونیکی فوقِ سریع مثل آشکارسازهای نوری سریع یا تعدیل‌کننده‌ها
برای استفاده در سیستم‌های ارتباطی با پهنای باند بالا، از توان کاربردی
بالایی برخوردارند.