امکان افزایش کارایی مواد نیمه‎هادی‎ به کمک فناوری‌نانو

با استفاده از روش جدید نانوذره‎ای که در دانشگاه تگزاس توسعه یافته، می‌توان کارایی ابزارهای ساخته‌شده از نیمه‎هادی‎های پلاستیکی را مثل پیل‌های خورشیدی و دیودهای نشر نور(LED)، بهبود بخشید.

با استفاده از روش جدید نانوذره‎ای که در
دانشگاه تگزاس توسعه یافته، می‌توان کارایی ابزارهای ساخته‌شده از نیمه‎هادی‎های
پلاستیکی را مثل پیل‌های خورشیدی و دیودهای نشر نور(LED)، بهبود بخشید.

بارهای الکتریکی همزمان با عبور از میان نیمه‎هادی پلاستیکی، می‎توانند
همانند یک گلوله شیشه ـ که بر روی سطح ناهمواری غلط می‎خورد ـ در حفره‎های
عمیق سطح گیر بیفتند. به این نوع به دام‎اندازی بارها، دام‌های عمیق گفته
می‎شود که البته هنوز به‌خوبی شناخته‌شده نیستند.

دام‌های عمیق می‎توانند مفید باشند؛ مثلاً برای نیمه‎هادی‎های پلاستیکی که
در ساخت تجهیزات حافظه به کار می‎روند، همچنین قادر به کاهش هدایت بارهای
الکتریکی در مواد نیز هستند. این دام‌ها در مورد پیل‌های خورشیدی، بازده
تبدیل نور به الکتریسیته را کاهش می‎دهند.

برای بررسی بیشتر این پدیده، گروهی از دانشمندان به سرپرستی Allen Bradو
Paul Barbara ،استادان شیمی و بیوشیمی دانشگاه تگزاس، روشی تک‎ذره‎ای برای
مطالعه قسمت‌های کوچک مواد نیمه‎هادی نانومقیاس ابداع و آن را در مجله
Journal of Nature Material منتشر کردند.

نتایج این تحقیق قویاً نشان می‎دهد که دام‌های عمیق در نیمه‎هادی‎های
پلاستیکی از طریق واکنش‌های شیمیایی ناشی از این بارها تشکیل می‎شوند؛ این
دام‌ها در مواد طبیعی بدون بار وجود ندارند. دام‌های عمیق می‎توانند از
نقایص موجود در مواد نیمه‎هادی و ماهیت مواد اولیه یا ناخالصی‎های واردشده
ـ که به‌دام‎اندازی بارها را تقویت می‎کنند ـ ناشی شوند و موجب عمر بیشتر
نیمه‎هادی‎ها می‎شوند.

در این مطالعه، محققان از یک ماده پلیمری مزدوج(نیمه‎هادی پلاستیکی) موسوم
به F8BT استفاده کردند که به‌طور تجاری در دسترس بوده و کاربردهای قابل
قبولی را در LEDهای آلی و پیل‌های خورشیدی دارد. آنها ذرات F8BTرا با قطری
حدود یک ده هزارم قطر موی انسان ساخته‌اند و پس از آن نور ضعیفی را به آنها
تابانده، تغییرات شدت فلورسانس حاصل را اندازه‎گیری کردند.

دام‌های عمیق موجب کاهش نشر نور از مواد می‎شوند. بدین ترتیب محققان
توانستند تشکیل دام‌های عمیق را هنگامی‎که نانوذرات نیمه‎هادی را به‌صورت
الکتروشیمیایی باردار و بدون بار می‎کردند، مشاهده کنند. به کمک این روش،
می‎توان اطلاعات جزئی‎تری درباره چگونگی تشکیل این دام‌ها و طول عمر آنها
به دست آورد. در اصل، از این نوع اطلاعات می‎توان برای بهبود ابزارهای
ساخته‌شده با این پلیمرها و طراحی مواد جدید ـ که می‎توانند موجب تشکیل یا
عدم تشکیل دام‌های عمیق شوند ـ استفاده کرد.