بهبود دیودهای نشر نور با ساختارهای هیبریدی

نقاط کوانتومی، ساختارهای نیمه‌هادی هستند که الکترون‌ها در سطح آنها در هر سه
بعد محدود می‌شوند. نزدیک به دو دهه است که تحقیقات درباره این ساختارها آغاز
شده است. از آنها می‌توان در ساخت لیزرهای نیمه‌هادی با کارایی بالا و حد پایین
استفاده کرد. همچنین این ساختارها در تولید دیودهای نشر نوری، پیل‌های خورشیدی
و ادوات فتونیک قابل استفاده هستند.

اخیرا پژوهشگران توجه خود را به سوی ساختارهای هیبریدی معطوف کرده‌اند،
ساختارهایی که در آن نقاط کوانتومی نیمه‌هادی و آرایه‌های دوره‌ای از جنس
نانوذرات فلزی استفاده شده است. نتایج تحقیقات گذشته نشان می‌دهد که این سیستم‌های
پلاسمونیک نانوساختار می‌تواند ویژگی‌های نوری را بهبود داده و در حوزه‌های
مختلف فوتونیک مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال می‌توان از آنها در سوئیچ‌های
نوری، ادوات به‌دام اندازی نور و فتوکاتالیست‌ها استفاده کرد. دلیل بهبود خواص
نوری در این سیستم‌ها آن است که اگزایتون‌ها در نیمه‌هادی‌ها با نوسانات
انتخابی الکترون‌ها در سطح فلز برهمکنش می‌دهد. این نوسانات به شبه ذرات
پلاسمونی شهرت دارند که انرژی نور را با خود حمل می‌کنند.

در این پروژه، آندری روگاج و همکارانش روی خواص نوری ساختارهای ترکیبی مطالعه
کردند. این ساختارها از نقاط کوانتومی تلورید کادمیم و آرایه‌های نانوذرات طلا
استفاده شده است. پژوهشگران دریافتند که این ترکیبات می‌توانند نشر نور را
افزایش دهند. در این سیستم‌ها با تنظیم رزونانس پلاسمون سطح طلا با اگزایتون‌های
نقاط کوانتومی، افزایش نشر نور اتفاق می‌افتد. مینگ فو از محققان این پروژه می‌گوید
دلیل این افزایش آن است که در هر دو ساختار الکترون‌ها در یک فضای کوچک مشابه
هم محدود هستند. گاهی این امر موجب افزایش میدان الکترومغناطیسی پلاسمون سطح
فلز می‌شود. برهمکنش میان میدان افزایش یافته و اگزایتون‌‌ها در نقاط کوانتومی
موجب بهبود پاسخ نوری کل سیستم می‌شود.

تا کنون محققان روی لومینسانس ساختار نیمه‌هادی – فلز کار کرده‌اند. آنها قصد
دارند روی رفتار فلورسانس مواد با استفاده از این روش کار کنند و نتایج آن را
با استفاده از میکروسکوپ کونفوکال مطالعه کنند.

نتایج این تحقیق در نشریه Applied Physics Letters به چاپ رسیده است.