مطالعات نظری یک دانشجوی دکترای مهندسی نانوفناوری دانشگاه واترلو نشان می‌دهد که ممکن است روزی تولیدکنندگان بتوانند از سیلیکون لیزرها و LEDهای ارزان بسازند.
لیزرها و LEDهای ارزان با نانوسیم‌های سیلیکونی
|
مطالعات نظری یک دانشجوی دکترای مهندسی نانوفناوری دانشگاه واترلو نشان می‌دهد که ممکن است روزی تولیدکنندگان بتوانند از سیلیکون لیزرها و LEDهای ارزان بسازند.
داریوش شیری می‌گوید که ساخت لیزرها و دیودهای نورگسیل (LED) از سیلیکون توده‌ای، یکی از فراوان‌ترین مواد روی زمین، مدت‌ها هدف جامعه مهندسی فوتونیک بوده است. اما علی‌رغم قیمت کم سیلیکون، این عنصر از خاصیت الکترونیکی ذاتی بنام باندگپ غیرمسقیم که مانع از گسیل نور توسط این ماده می‌شود، رنج می‌برد. در نتیجه، لیزرهایی که بطور رایج ساخته می‌شوند از مواد گران‌تر دیگری استفاده می‌کنند.
شیری گفت: «محاسبات عددی پیچیده‌ای که شامل مطالعات مکانیک کوانتومی بود، اثبات کرد که نانوسیم‌های سیلیکونی هنگامی که تحت کرنش مکانیکی قرار گیرند، تغییرات رویایی در خواص گسیل نوری نشان می‌دهند.»
یافته‌های او نشان می‌دهد که با کشیدن یا فشردن نانوسیم سیلیکون می‌توان تغییر محسوسی در قابلیت‌های گسیل نوری‌اش ایجاد کرد. عبور دادن یک جریان الکتریکی از افزاره در حالت فشرده منجر به وارونگی جمعیت می‌شود، یعنی الکترون‌ها آماده گسیل نور هستند. همینکه کرنش برداشته شود، طبق اصل اولیه فرآیند لیزری، الکترون‌ها انرژی خود را در بسته‌های نور آزاد می‌کنند.
شیری می‌گوید که این مکانیزم لیزری منحصر به نانوسیم سیلیکونی است و در سیلیکون توده‌ای قابل حصول نیست. رنگ نور گسیل شده می‌تواند با تغییر کرنش و نیز تغییر قطر نانوسیم کنترل شود. قدم بعدی او همکاری با آزمایشگاهی است که توانایی ساخت نانوسیم‌های سیلیکونی را داشته باشد.
شیری علاقه‌مند به کار با ساختارهای سیلیکونی سوزنی‌شکل است که قطر آنها از مقدار معمول ۱۰ نانومتر به ۳ یا ۵ نانومتر کاهش یافته باشد. با کاهش قطر نانوسیم، الکترون‌ها شانس بهتری برای از دست دادن انرژی به شکل نور دارند. او انتظار دارد که دو تا پنج سال کار آزمایشگاهی طول بکشد تا نانوسیم‌های ساخته شده دارای اندازه ایده‌آل باشند.
این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature منتشر کرده‌اند. |
.jpg)
