ساخت دیودهای گسیلنده نور مبتنی بر نقاط کوانتومی

محققان در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد با جاسازی نقاط کوانتومی
در یک ساختار جعبه‌ای – تخم مرغی عایق، معماری جدیدی برای افزاره‌های
گسیلنده نور نقطه کوانتومی (QD-LEDs) شرح داده‌اند.

ادوارد لیکویچ، محقق ارشد این گروه، می‌گوید که هسته این نقاط، شبکه کاملی
از مواد نیمه‌رسانا است. این نقاط با لیگاندها – زنجیرهای آلی طویلی که
برای سنتز دقیق این نقاط در محلول ضروری هستند – روکش‌دهی می‌شوند. اما
بمحض ترسیب این نقاط کوانتومی روی سطح الکترود، همین لیگاندها مشکل‌هایی
ایجاد می‌کنند.

در طرح قبلی (چپ)، مسیر حداقل مقاومت بین نقاط کوانتومی بود، بنابراین جریان
الکتریکی بجای عبور از سرتاسر این نقاط از بین آنها عبور کرده و نوری تولید نمی‌شد.
با استفاده از تکنیک ترسیب لایه اتمی (راست)، این محققان قادر شدند که جریان را
مستقیم از سرتاسر نقاط کوانتومی عبور داده و یک دیود گسیلنده نور بسازند.

 این لیگاندها می‌توانند با هدایت جریان تداخل کنند و تلاش برای اصلاح آنها
سبب ترکیب نقاط کوانتومی بهمدیگر و تخریب خواصی از آنها که مفید هستند، می‌شود.
دانشمندان تلاش می‌کنند که بتوانند این لیگاندها را برای تولید نقاط کوانتومی در
محلول استفاده کنند، در حالی که اثر منفی آنها روی هدایت جریان را به حداقل برسانند.

در آرایش جدید دیودهای گسیلنده نور مبتنی بر نقاط کوانتومی، این محققان لایه فعال
منفردی از نقاط کوانتومی را در یک عایق جاسازی کردند و ساختار تخم مرغی شکل تشکیل
شده را بین دو الکترود سرامیکی محبوس کردند. جریان برای ایجاد نور، باید از سرتاسر
نقاط کوانتومی عبور کنند؛ اما این نقاط نیز برای عمل کردن، باید از همدیگر مجزا
باشند. در طرح قبلی، مسیر حداقل مقاومت بین نقاط کوانتومی قرار داشت و جریان
الکتریکی از بین این نقاط عبور می‌کرد و بنابراین نوری تولید نمی‌شد.

این محققان برای ایجاد لایه عایق روی نقاط کوانتومی، بجای استفاده از روش مرسوم
تبخیر از ترسیب لایه اتمی (ALD) – تکنیکی که شامل جت‌هایی از آب است – استفاده
کردند. ALD از مزیت لیگاندهای مقاوم به آب روی این نقاط کوانتومی، بهره می‌برد؛
بنابراین موقعی که عایق اکسید آلومینیوم برای این سطح بکار برده می‌شود، بصورت
گزینش‌پذیری شکاف‌های بین این نقاط را پر می‌کند و سطح تختی روی آنها ایجاد می‌کند.
این ساختار جدید امکان عبور جریان الکتریکی از سرتاسر نقاط کوانتومی و تولید نور را
فراهم کرده و منجر به یک دیود گسیلنده نور مبتنی بر نقاط کوانتومی می‌شود.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Advanced Materials منتشر
کرده‌اند.