|
پژوهشگران دانشگاه صنعتی شاهرود و دانشگاه آزاد اسلامی ورامین، با تحقیقات خود
توانستند در جهت افزایش کارایی ترانزیستورها و چشمه‌های تابشگر نور(معمولی و لیزری)
گام جدیدی بردارند.
این پژوهشگران در قدم اول با محاسبات کوانتوم مکانیکی دقیق خود روی نانوساختارهای
نیمرسانا، یکی از موثرترین عوامل کاهنده کارایی ترانزیستورهای اثر میدانی پرسرعت و
پرتوان و نیز چشمه‌های تابشگر نور معمولی و لیزری را مورد بررسی و ارزیابی کمی قرار
دادند و در قدم بعدی به منظور بررسی کیفی این اثر و تقویت جنبه‌های کاربردی آن با
همکاری دانشگاه صنعتی دارمشتات آلمان اقدام به ساخت و مشخصه‌یابی نمونه‌های طراحی
شده برای این قطعات نمودند. لازم به توضیح است که مشخصه‌یابی‌های انجام شده روی
ساختار این نمونه‌ها که از نیمرساناهای نیتروژن‌دار تشکیل شده‌اند موید قسمت عمده‌ای
از تحقیقات نظری ذکر شده است که بخشی از نتایج تجربی آن به‌زودی منتشر خواهد شد.
آقای حمیدرضا علائی، در دوره دکتری خود پژوهشی را با هدف «بررسی و تعیین میزان
تاثیر میدان‌های الکتریکی داخلی بر کارایی نانوساختارهای نیمرسانای نیتروژن‌دار
کرنش‌دار مبتنی بر چاه‌های کوانتمی یگانه و چندگانه (GaN/InGaN) » انجام داده‌است.
وی نخست با استفاده از معادله شرودینگر، توابع موج الکترون‌ها و حفره‌ها را در یک
چاه پتانسیل متناهی در ساختارهای نانومتری به‌طور تحلیلی به دست آورده است. سپس
به بررسی اثر حبس کوانتومی استارک ناشی از میدان پیزوالکتریکی داخلی بر انتقال
ترازهای انرژی کوانتیده که سبب کاهش شدت نور گسیلی و نیز گذار به سوی قرمز در
چاه‌های کوانتومی می‌‌شود، پرداخته است.
فارغ‌التحصیل دکتری فیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد
ویژه توسعه فناوری نانو «احتساب وابستگی جرم موثر حامل‌های بار الکتریکی
(الکترون‌ها و حفره‌ها) به ابعاد نانوساختار (اندازه عرض چاه‌های کوانتومی در
ساختار مورد نظر) را به عنوان یک عامل مهم در محاسبات» برشمرد که از جنبه‌های بدیع
این پژوهش است.
عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی ورامین و محقق میهمان دانشگاه صنعتی دارمشتات
آلمان در ادامه افزود: «محاسبات ما در حوزه کوانتوم مکانیکی مبتنی بر نظریه اختلال
غیر وابسته به زمان مرتبه اول و دوم بودند. ما به منظور تعیین انرژی گذار بین
حالت‌های پایه الکترون و حفره در چاه‌های کوانتومی با عرض متفاوت، ابتدا تابع موج
حامل‌ها را در این چاه‌ها تعیین نمودیم سپس پتانسیل ناشی از میدان پیزوالکتریکی را
به عنوان یک عامل اختلالی در این مدل دخالت دادیم و محاسبات مربوطه را در دو حالت
زیر انجام دادیم: در حالت اول جرم موثر حامل‌ها را ثابت در نظر گرفتیم و در حالت
دوم آنها را تابعی از عرض چاه در نظر گرفتیم. ما دریافتیم که در حالت دوم نتیجه
محاسبات انجام شده با دقت خوبی بر داده‌های تجربی انطباق دارند. این نتیجه‌گیری
همچنین صحت وجود میدان‌های پیزوالکتریکی و تاثیرگذاری آنها را در این ساختارها نشان
می‌دهد».
نتایج نظری و تجربی این پژوهش می‌تواند در صنعت الکترونیک و اپتوالکترونیک استفاده
شده و در طراحی و ساخت قطعاتی مانند ترانزیستورها، چشمه‌های تابشگر نور نظیر
دیودهای نور گسیل و نیز دیودهای لیزری که در ناحیه فعال خود از این نوع ساختارها
بهره می‌برند به‌کار آیند.
جزئیات نظری این پژوهش که با راهنمایی دکتر حسین عشقی در دانشگاه صنعتی شاهرود
انجام شده، در مجله Physics Letters A. (جلد ۳۷۴، صفحات ۶۹-۶۶، سال ۲۰۰۹) منتشر
شده‌است.
|
