|
نانوسیم‌ها از عناصر تشکیل‌دهنده‌ی مواد نیمه‌هادی سنتز می‌شوند که خواص
الکتریکی آنها با افزودن مقادیر ناچیزی از ناخالصی‌ها تحت عنوان «دوپنت» قابل
کنترل است. مقدار دوپنت، رسانایی یک نانوسیم را تعیین می‌کند.
اما محققان به‌دلیل ریز بودن نانوسیم‌ها(با قطری در محدوده‌ی ۳ تا ۱۰۰ نانومتر)
هرگز نتوانسته‌اند مقدار دوپنتی را که طی فرایند سنتز به یک نانوسیم وارد
می‌شود، دقیقاً ببینند. اکنون آقای لینکلن لاهن استادیار علم مواد و مهندسی
دانشگاه نورث‌وسترن، دانشکده‌ی علوم مهندسی و کاربردی مک‌کرمیک، با استفاده از
روشی تحت عنوان پرتونگاری ردیاب اتمی، نمایی اتمی از ترکیب یک نانوسیم فراهم
کرده‌است. محققان با اندازه‌گیری دقیق مقدار دوپنت یک نانوسیم می‌توانند درکی
عددی از فرایند سنتز داشته باشند و خواص الکترونیکی یک ابزار مبتنی بر نانوسیم
را پیش‌بینی کنند.
نتایج این تحقیق به‌صورت آن‌لاین در شماره‌ی ۲۹ مارس مجله‌ی Nature
Nanotechnology به چاپ رسیده‌است.
وی می‌گوید: «ما موقعیت اتم‌ها در یک نانوسیم را به‌سادگی ترسیم کردیم و از روی
این نقشه، مکان اتم‌های دوپنت را شناسایی کردیم. هرچه مقدار اتم‌های دوپنت
بیشتر باشد، نانوسیم رسانایی بیشتری را خواهد یافت».
در گذشته محققان نمی‌توانستند مقدار دوپنت را اندازه‌گیری کنند و مجبور بودند
در مورد موفقیت یک فرایند سنتزی بر اساس یک اندازه‌گیری غیر مستقیم یعنی
رسانایی ابزارهای نانوسیمی قضاوت کنند؛ این بدین معنی است که تغییر میزان
کارایی ابزارها به‌سادگی قابل توضیح نبود.
وی می‌گوید: «اگر ما بتوانیم منبع خواص الکتریکی نانوسیم‌ها را شناسایی و
قابلیت رسانایی آنها را به‌صورت معقولانه کنترل کنیم، می‌توانیم نحوه‌ی عملکرد
نانوسیم را در هر ابزار تشخیص دهیم. این درک علمی پایه‌ای برای علوم مهندسی
ایجاد می‌کند».
لاهن و گروه او، تحقیقات خود را در مرکز پرتونگاری ردیاب اتمی نورث‌وسترن انجام
دادند که در این مرکز برای تشریح یک نانوسیم و شناسایی اجزای آن از یک
میکروسکوپ ردیاب اتمی(TM) با الکترود موضعی استفاده می‌شود. نرم‌افزار این
دستگاه امکان تهیه‌ی تصاویر سه‌بعدی از نانوسیم‌ها را فراهم می‌کند؛ به نحوی که
لاهن می‌توانست نحوه‌ی توزیع اتم‌های دوپنت در یک نانوسیم را از تمامی زوایا
دقیقاً ببیند.
علاوه بر اندازه‌گیری مقدار دوپنت در یک نانوسیم، آقای پیتر وورهیس (همکار
لاهن) و فرانک انگلهارت (پروفسور علم مواد و مهندسی دانشگاه نورث‌وسترن) مدلی
را برای ارتباط دادن مقدار دوپنت یک نانوسیم به شرایط سنتز آن ارائه کرده‌است.
با اینکه محققان آزمایش‌های خود را با استفاده از یک نانوسیم ژرمانیومی و دوپنت
فسفری انجام دادند و نتایج کار خود با سیلیکون را نیز به زودی منتشر خواهند
کرد؛ اما این مدل دستورالعملی برای نانوسیم‌های تهیه‌شده از سایر عناصر نیز
فراهم می‌کند.
آقای وورهیس می‌گوید: «این مدل از نتایج آزمایش لاهن برای نشان دادن آنچه ممکن
است در سایر سیستم‌ها روی دهد، استفاده می‌کند. اگر قرار باشد از نانوسیم‌ها در
ابزارها استفاده شود، این مدل دستورالعملی برای شرایط افزودن این عناصر و کنترل
غلظت ناخالصی خواهد بود».
هر دو پروفسور به‌منظور بسط مدل، کار خود را در این زمینه ادامه خواهند داد.
لاهن می‌گوید: «ما می‌خواهیم اصولی برای مقدار ناخالصی موجود در نانوسیم‌های
نیمه‌هادی پایه‌گذاری کنیم».
|
