|
الکترون‌ها و حفره در نانوپلاکت‌ها رفناری شبیه به رفتار
الکترون و حفره در چاه‌های کوانتومی دارند. نتایج یافته‌های اخیر محققان
آزمایشگاه ملی آرگونه و دانشگاه شیکاگو نشان می‌دهد که از نانوپلاکت‌ها نیز
می‌تواند همانند چاه‌های کوانتومی در حوزه‌های مختلف استفاده کرد. مزیت
دیگر نانوپلاکت‌ها ان است که تولید انبوه آنها بسیار ساده است.
چاه‌های
کوانتومی لایه‌های نیمه‌هادی هستند که در آنها الکترون و حفره در یک بعد
محدود شده‌اند اما قادرند در دو بعد حرکت کنند. این محدودیت موجب شده
تا باندگپ نوری این مواد قابل تنظیم باشد بنابراین می‌توانند نور را به شدت
جذب و نشر دهند و برای استفاده در حوزه‌هایی نظیر شناساگرهای نوری، پیل‌های
خورشیدی و تلفیق کننده‌های نوری مناسب باشند.
مشکل اصلی چاه‌های
کوانتومی آن است که سنتز آنها بسیار دشوار است و از روش‌های رشد بلور
گران‌قیمت نظیر پرتو مولکولی و بخار آلی فلزی فاز اپتاکسی برای تولید
آنها استفاده می‌شود. از سوی دیگر نانوپلاکت‌های کلوئیدی به‌راحتی از طریق
محلول شیمیایی سنتز می‌شوند.
نانوپلاکت‌ها، نانوبلورهای نیمه‌هادی صاف و
نازکی هستند که تنها چند لایه اتمی ضخامت داشته اما چند صد نانومتر طول
دارند. حمل کننده‌های بار در این ساختارها باید همانند چاه‌های کوانتومی
رفتار کنند. هر چند این رفتار پیش از این گزارش شده بود اما برخی نتایج این
موضوع را نقض می‌کنند.
اخیرا یک تیم تحقیقاتی روی این موضوع کار کرده و
نتایجی به‌دست آورده که نشان می‌دهد حمل کننده‌های بار با چه سرعتی در
نانوپلاکت‌ها حرکت می‌کند. این روش می‌تواند به یافتن تفاوت میان چاه‌های
کوانتومی و نقاط کوانتومی کمک شایانی کند.
پلتون از محققان این پروژه
می‌گوید زمانی که نقاط و چاه کوانتومی فوتون‌های پرانرژی جذب می‌کنند،
الکترون و حفره‌های پرانرژی ایجاد می‌شوند. در نقاط کوانتومی با این انرژی،
حمل کننده‌ها می‌توانند در سطوح انرژی که از هم فاصله دارند به حرکت در
آمده و در نتیجه بخشی از انرژی خود را در حین حرکت از دست دهند. در چاه‌های
کوانتومی، حمل‌کننده‌ها مسیر پیوسته‌ای را طی می‌کنند در نتیجه شرایط
متفاوتی نسبت به نقاط کوانتومی دارند. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که
نانوپلاکت‌ها شرایطی مشابه به چاه‌های کوانتومی دارند.
پژوهشگران آزمایش
خود را روی نانوپلاکت‌های سلنید کادمیم انجام دادند که ضخامتی در حد یک اتم
داشت. سپس با استفاده از لیزر آن را تحریک کرده و چگونگی پخش الکترون را در
سطح نمونه رصد کردند. نتایج این پژوهش در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده
است.
|
