|
پژوهشگران ایرانی با بیان علل تغییر انرژی گذار اپتیکی در نانوساختارهای
نیمه‌رسانای نیتروژن‌دار موجود در سیستم‌های دارای چاه کوانتومی با عرض‌های
متفاوت، کمک شایانی به صنعت الکترونیک و اپتوالکترونیک نمودند.
دکتر حسین عشقی، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو با
بیان این مطلب که تحقیقات در زمینه نانوساختارهای نیمه‌رسانای نیتروژن‌دار از
اواسط دهه گذشته با ظهور دیودهای نوری گسیلی، وارد مرحله نوینی شده است، افزود:
«پژوهشی را با هدف بررسی و تعیین میزان تاثیر میدان‌های الکتریکی داخلی بر
کارایی نانوساختارهای نیمه‌رسانای نیتروژن‌دار کرنش‌دار(GaN/AlGaN) انجام
داده‌ایم».
در دنیای امروز، با ارتقای کمی و کیفی صنعت الکترونیک و اپتوالکترونیک، توجه به
نیمه‌رساناهای مرکب مثل «نیمه‌رساناهای نیتروژن‌دار» که غالبا دارای خواص
الکتریکی و نوری بسیار مطلوبی هستند بیشتر شده به طوری که طیف عمده‌ای از قطعات
الکترونیکی و اپتوالکترونیکی مثل ترانزیستورها، چشمه‌های تابش نور معمولی و
لیزر، پیل‌های خورشیدی و آشکارسازها از این مواد ساخته می‌شوند.
دکتر عشقی در ادامه خاطر نشان کرد که وقتی ابعاد ساختار نیمه‌رسانای به کار
رفته در قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی خیلی کوچک (در حد نانومتر) باشد
کارایی قطعات، به نحو چشمگیری افزایش خواهد یافت. البته در همین حال عوامل
دیگری مانند حضور میدان‌های الکتریکی داخلی ذاتی، سبب کاهش کارایی الکتریکی و
نوری نانوساختارهای مبتنی بر نیمه‌رساناهای نیتروژن‌دار می‌شود. در مجموع کثرت
روزافزون قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی مبتنی بر این نانوساختارها به
همراه ویژگی‌های منحصربه‌فرد و کاربردهای متنوع آنها در صنعت سبب شده که بخش
عمده‌ای از پژوهش‌های مربوط به دانش و فناوری نانو در زمینه نیمه‌رساناها به
نیمه‌رساناهای نیتروژن‌دار اختصاص یابد.
عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شاهرود در مورد نحوه انجام این پژوهش گفت: «نخست
با استفاده از معادله شرودینگر، توابع موج الکترونی را در یک چاه پتانسیل
متناهی به طور تحلیلی بدست آورده، سپس به بررسی اثر میدان پیزوالکتریکی داخلی
بر انتقال ترازهای انرژی کوانتیده (موسوم به اثر حبس کوانتومی استارک) که به
گذار به سوی قرمز در چاه‌های کوانتومی منجر می‌گردد پرداختیم. محاسبات ما در
این مرحله مبتنی بر نظریه اختلال مرتبه‌های اول و دوم بود. گفتنی است، این
تحلیل در دو حالت (۱) وقتی که جرم موثر حامل‌ها ثابت در نظر گرفته شوند و (۲)
جرم موثر حامل‌ها تابع عرض چاه (های) کوانتومی در سیستم باشند، تعمیم یافته
است».
محاسبات تحلیلی این پژوهش نشان می‌دهد که به‌کارگیری نظریه کوانتومی مبتنی بر
نظریه اختلال، به خوبی بیانگر تغییرات داده‌های تجربی است. پرازش این مدل نظری
حاکی از آن است که با در نظر گرفتن وابستگی جرم موثر حاملی به عرض چاه
کوانتومی، نتیجه بدست آمده با دقت خوبی، با داده‌های تجربی منطبق است. این
نتیجه‌گیری همچنین صحت وجود میدان‌های پیزوالکتریکی و تاثیرگذاری آنها را در
این ساختارها نشان می‌دهد.
دکتر عشقی، در پایان تاکید کرد: «یکی از مزایای این پژوهش، این است که وابستگی
جرم موثر حامل‌های بار الکتریکی (الکترون‌ها و حفره‌ها) به ابعاد
نانوساختار(اندازه عرض چاه‌های کوانتمی در ساختار مورد نظر) به عنوان یک عامل
در محاسبات مورد اشاره دخالت داده شده که نسبت به نظریات سابق، نتایج بهتری را
در پی داشته‌است».
نتایج این پژوهش می‌تواند در صنعت الکترونیک و اپتوالکترونیک و در طراحی و ساخت
قطعاتی مانند ترانزیستورها، چشمه‌های تابش‌کننده نور(نظیر دیودهای نور گسیل و
دیود لیزرها) که در ناحیه فعال خود از این نوع ساختارها بهره می‌برند، به کار
رود.
جزئیات این کار که با همکاری آقای حمیدرضا علایی(دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه
صنعتی شاهرود) انجام شده، در مجله Physics Letters A(جلد۳۷۴، صفحات۶۹–۶۶،
سال۲۰۰۹) منتشر شده است.
|
