گروهی از محققان آمریکایی برای اولین بار اثر ناخالصی‌ها را در لومینسانس نوری فیلم‌های رسانای متشکل از نقاط کوانتومی فعال بررسی کرده و دریافتند که فرایند اوژه در نقاط کوانتومی دُپ شده با Mn2+ بسیار موثرتر از این فرایند در نقاط کوانتومی دُپ نشده است.
فرایند اوژه در نقاط کوانتومی دُپ شده
گروهی از محققان دانشگاه واشینگتن در سیاتل برای اولین بار اثر ناخالصی‌ها را در لومینسانس نوری فیلم‌های رسانای متشکل از نقاط کوانتومی فعال بررسی کرده و پدیده‌های جدیدی را در این زمینه مشاهده کردند. دانیل گاملین و همکارانش دریافتند که فرایند اوژه در نقاط کوانتومی دُپ شده با Mn2+ بسیار موثرتر از این فرایند در نقاط کوانتومی دُپ نشده است. نتایج این تحقیق می‌تواند برای فناوری‌های مختلفی همچون ترانزیستورهای اثر زمینه یا پیل‌های خورشیدی مفیشد باشد.
فرایند اوژه به طور معمول با حذف یک الکترون از لایه داخلی اتم و ایجاد یک فضای خالی آغاز می‌شود. روش‌های زیادی برای ایجاد این فضای خالی وجود دارد که معمول‌ترین آن بمباران کردن اتم با تابش الکترونی است. این فضای خالی توسط یک الکترون دیگر از لایه‌های بالایی پر شده و همزمان مقداری انرژی آزاد می‌شود. در نهایت یک الکترون سوم به نام الکترون اوژه از اتم جدا شده و انرژی اضافی را در یک فرایند غیرتابشی با خود حمل می‌کند.
فرایند اوژه که توسط گاملین و همکارانش مطالعه شد، همین فرایند غیرتابشی است که موجب می‌شود اتم برانگیخته با انتقال انرژی خود به یک الکترون از حالت برانگیخته خارج شود. در مطالعات قبلی صورت گرفته روی نقاط کوانتومی، فرایندهای اوژه شامل اکسیتون‌های (زوج الکترون-حفره) کوپل شده با اکسیتون‌های دیگر و یا اکسیتون‌های کوپل شده با الکترون ها بود.
گاملین توضیح می‌دهد: «در مطالعه ما یک حالت برانگیخته Mn2+ با یک الکترون کوپل می‌شود. انرژی حالت برانگیخته Mn2+ به سرعت به یک الکترون در باند رسانایی پایینِ نقطه کوانتومی منتقل شده و آن الکترون را به سطح بسیار بالاتر «الکترون داغ» می‌رساند؛ سپس این الکترون با بازگشت به باند رسانایی خنک شده و انرژی خود را به‌صورت حرارت آزاد می‌کند».
این پژوهشگران دریافتند که فرایند اوژه در نقاط کوانتومی دُپ شده با Mn2+ بسیار موثرتر از این فرایند در نقاط کوانتومی فاقد Mn2+ است. این تفاوت از آنجا ناشی می‌شود که عمر حالت برانگیخته Mn2+ حدود یک میلیون برابر بیشتر از عمر حالت برانگیخته در نقاط کوانتومی دُپ نشده است. بدین ترتیب الکترون فرصت بیشتری برای انتشار در فیلم‌های نانوبلوری دُپ شده داشته و قبل از زوال می‌تواند نانوبلورهای برانگیخته را پیدا کند.
جزئیات این کار در مجله ACS Nano منتشر شده است.
