محققانی از انگلستان و هلند اولین نانو دییود الکترونیکی را ساختند که در فرکانس بیش از یک تراهرتز (۱THz) کار میکند. این ابزار سریعترین نانوابزار الکترونیکی تا به امروز است، اما سادهترین نوع دییود نیز محسوب میشود چون طرح آن مبتنی بر یک تکلایه است، درصورتی که دییودهای تجاری شامل اتصالات p-n یا ساختارهای سدی هستند.
نانودی‌یودها رکورد سرعت را شکستند
محققانی از انگلستان و هلند اولین نانو دییود الکترونیکی را ساختند که در فرکانس بیش از یک تراهرتز (۱THz) کار میکند. این ابزار سریعترین نانوابزار الکترونیکی تا به امروز است، اما سادهترین نوع دییود نیز محسوب میشود چون طرح آن مبتنی بر یک تکلایه است، درصورتی که دییودهای تجاری شامل اتصالات p-n یا ساختارهای سدی هستند.
طیف الکترومغناطیس تراهرتز، طیفی است بین میکروویو و مادون قرمز متوسط (mid-infrared) . دسترسی به این طیف تاحدی مشکل است، زیرا ساخت گسیل کنندههای (emitter) حالت جامد و موج یابهایی (detector) که در این محدوده از امواج کار کنند کار سختی است.
اما اکنون آیمین سانگ از دانشگاه منچستر و همکارانش در مرکز FELIX در هلند، توانستهاند یک نانوکانال نامتقارن بسازند که در فرکانسهای تا ۵/۲ تراهرتز در دمای ۱۵۰ درجه کلوین (حدود ۱۲۳ درجه زیر صفر) کار کند.
هندسهی نامتقارن
این پژوهشگران، دییود خود را با روش نانولیتوگرافی با پرتو الکترونی ساختند. هر دییود مبتنی بر یک نوع از عدم تقارن است. برای مثال، دییودهای متعارف یا مبتنی بر طراحی پروفایل دوپ شدن نامتقارن هستند یا سد انرژی نامتقارن. اما سانگ و همکارانش اولین گروهی هستند که کارشان را بر پایهی هندسهی نامتقارن ارائه کردهاند.
سانگ دربارهی این طرح میگوید: ” الکترونها در مناطق احاطه کنندهی ابزار ما، بسته به جهت ولتاژی که اعمال میکنیم، یا انباشته میشوند یا دور میگردند. که این حالت به خاطر اثرات الکترواستاتیک، موجب تغییر وضعیت نانوکانال بین حالت خاموش و روشن میشود. این وضعیت موجب کارکردن دییود میگردد، اما اصول کار آن کاملاً متفاوت از دییودهای متعارف است.
این دییود اولین نانوابزار الکترونیکی است که در چنین فرکانس بالابی کار میکند.
طبق اظهارات سانگ، گوید اگر این ابزار بتواند در دمای محیط کار کند، امکان دسترسی به سامانههای تشخیص تراهرتزی برای تشخیص ذرات زیستی و حتی در نجوم فراهم خواهد شد؛ ۹۸ درصد فوتونهای منتشر شده از انفجار بزرگ، طول موجی در محدودهی تراهرتز دارند. او همچنین معتقد است که ساخت آرایهای از موج یابهای نانومتری برای امواج تراهرتز، کار آسانی است؛ مشابه آنچه در دوربینها دیجیتال وجود دارد.
این تیم اکنون قصد دارد ابعاد این ابزار را تا دو برابر کوچک کند و همچنین آن را برای کار در دمای محیط توسعه دهد.
نتایج این تحقیق مجلهی J. Phys.: Condens. Matter منتشر شده است.
