تنظیم خواص الکترونیکی

توسعه کاربرد نانوذرات فراوری‌شده داخل محلول، در کاربردهای متنوع الکترونیکی، وابسته به خواص و طبیعت فصل مشترک آنها با نیمه‌هادی‌های توده‌ای است و باید مورد توجه قرار بگیرد. محققان دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا، با توصیف یک لایه نازک از نانوذرات طلا روی یک بستر نیمه‌هادی که دارای قابلیت تنظیم ارتفاع سد پتانسیل پیوندگاه است، گام مؤثری به‌سمت این هدف برداشتند.

توسعه کاربرد نانوذرات فراوری‌شده داخل محلول، در
کاربردهای متنوع الکترونیکی، وابسته به خواص و طبیعت فصل مشترک
آنها با نیمه‌هادی‌های توده‌ای است و باید مورد توجه قرار
بگیرد.

محققان دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا، با توصیف یک لایه
نازک از نانوذرات طلا روی یک بستر نیمه‌هادی که دارای قابلیت
تنظیم ارتفاع سد پتانسیل پیوندگاه است، گام مؤثری به‌سمت این
هدف برداشتند.

فاز محلول نانوذرات به‌دلیل توانایی تشکیل یک لایه نازک برای
کاربردهای مختلف از میکروالکترونیک گرفته تا فتوولتائیک ،
ااهمیت بالایی دارد. هر چند حجم زیادی از تحقیقات در مورد خواص
الکتروشیمیایی خود نانوذرات انجام شده‌است، ادوات واقعی
وابستگی شدیدی به خواص الکترونیکی این لایه‌های در فصل مشترک
نیمه‌هادی توده‌ای دارند.

ارتفاع سد پتانسیل بین لایه نانوذرات و نیمه‌هادی می‌تواند
متناسب با کاربرد، متفاوت باشد؛ لذا وجود وسیله‌ای برای کنترل
خواص واقعاً ضروری است.

شانون و همکارانش هم‌اکنون ایده توصیف‌شده در پلیمرهای آلی
الکتروفعال( استفاده از خواص الکترو شیمیایی برای تنظیم خواص
الکترونیکی فصل مشترک) را به‌کار برده‌اند. این گروه کارشان را
با نانوذرات طلا و یک سیستم بزرگ و دقیق که تأثیرات
بارگذاری(شارژ) الکتروشیمیایی را نشان می‌دهد، شروع کردند.

با بارگذاری(بار الکتریکی) نانوذرات به‌صورت الکتروشیمیایی،
ارتفاع سد پتانسیل فصل مشترک، دقیقاً قابل تنظیم است. انرژی‌های
الکترونی متناسب با مقدار بار الکتریکی موجود در فصل مشترک، به
تعادل می‌رسند.

نانوذرات طلای دارای کلاهکHexanethiolate ،که به‌عنوان یک لایه
نازک روی بستر ایندیم فسفات نوع n لایه‌نشانی شده‌اند، یک
اتصال شاتکی با ارتفاع سد پتانسیل قابل تنظیم از ۲۷/۰ تا ۱۱/۱
الکترون ولت را ایجاد می‌کنند.

از آنجا که محققان آرایش‌‌ نانوذراتِ قابل فراوری در محلول را
دنبال می‌کنند، این نتایج برای کاربردهایی که در آنها
فرایندهای ارزان‌قیمت و قابل تنظیم لازم است، بسیار مفید
خواهند بود.

این محققان می‌گویند که بیشترین کاربرد سودمند این روش در
حسگرها و فتوولتائیک است؛ یعنی جایی که حساسیت و بازده ادوات
از یک فرایند ارزان و انعطاف‌پذیر بیشترین سود را می‌برند.

با نشان دادن قابلیت تنظیم ارتفاع سد پتانسیل، این محققان در
مورد رازهای باقی‌مانده صادق هستند. آنها می‌گویند: ” ما هنوز
درباره جزئیات اینکه چگونه فرایند انتقال بار در فصل مشترک
اتفاق می‌افتد، مطمئن نیستیم و هنوز به چگونگی انتقال الکترون
از نیمه‌هادی توده‌ای، از بین لایه پیوندی(لیگاند)، به داخل
ذراتی که از نظر الکترونیکی کوانتیزه شده‌اند، مشکوک هستیم.”

این گروه علاوه ‌بر درک موضوع که مطمئناً راه جدیدی را به‌سمت
ساختارهای هیبریدی باز خواهد کرد، به‌منظور پیشبرد کار طرح‌های
بزرگی را عرضه کرده‌اند و هم‌اکنون برای تنظیم خواص الکترونیکی
لایه‌ها، در حال آزمایش روی پیوندهای مختلف روی نانوذرات هستند.

نتایج این تحقیق در مجله Nature Materials منتشر شده‌است