کاهش زمان نشر در نیمه‌هادی‌ها با استفاده از نانوسیم چند لایه

[آریوبرزن 13,988]

کاهش زمان نشر در نیمه‌هادی‌ها با استفاده از نانوسیم چند لایه

 

معمارهای دوره رنسانس زمانی که به ساخت گالری‌های نجواگر در کلیساها پرداختند، درک خود را از فیزیک و هندسه به اثبات رساندند. در این کلیساها یک فضای دایره‌ای شکل به‌وجود آمد که اگر فردی در محل مناسب می‌ایستاد و سخن می‌گفت، همگان قادر به شنیدن صدای او بودند. پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا از این ویژگی استفاده کرده تا یکی از ویژگی‌های کلیدی نیمه‌هادی را بهبود ببخشند.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، آگاروال، از محققان این پروژه، می‌گوید: «وقتی شما یک نیمه‌هادی را برانگیخته کنید، چند نانوثانیه طول می‌کشد تا با نشر نور به حالت پایه خود برگردد. به این زمان، طول عمر نشر گفته می‌شود که در واقع زمان لازم برای ایجاد نور است. زمانی که شما یک مودولاتور می سازید، این سیستم از حالتی به حالت دیگر سوئیچ می‌کند که زمان فوق الذکر محدود کننده شما در ساخت این مدولاتور است. آنچه که ما در این پروژه انجام دادیم این است که این زمان را تا حد یک پیکوثانیه کاهش دادیم که تقریبا هزار برابر سریع‌تر از فناوری فعلی است».

در نیمه‌هادی‌ها، حالت برانگیخته به حالتی گفته می‌شود که انرژی به سیستم داده می‌شود و حالت پایه زمانی است که انرژی در کار نباشد. نیمه‌هادی برانگیخته شده باید ابتدا خنک شود که برای این کار انرژی خود را به‌صورت گرما از دست دهد سپس با آزاد کردن نور، به حالت پایه برمی‌گردد. نانوسیم نیمه‌هادی تیم تحقیقاتی این پروژه، بدون این که حالت خنک شدن را پشت سر بگذارد از حالت برانگیخته به حالت پایه می‌رسد. دلیل این موضوع ساختار منحصربه‌فرد نانوسیم است. این نانوسیم در مرکز خود دارای سولفید کادمیم است. روی این مرکز، یک لایه دی‌اکسید سیلیکون و در لایه خارجی یک لایه نقره قرار دارد. این لایه نقره، منشاء پدیده پلاسمون سطحی است که در آن امواجی ترکیبی از نوسانات الکترون و نور وجود دارد. این پلاسمون سطحی میان لایه نقره و دی‌اکسید سیلیکون محدود است.

 

آگاروال می‌گوید شبیه این کار را پیش از این انجام داده بودند اما ما سیستم را به شکلی طراحی کردیم که اثر گالری نجواگر و پلاسمونیک نانومقیاس در آن شکل بگیرد.

 

اگر این نانوسیم دارای ابعاد خاصی باشد، پوشش نقره موجب رزونانس‌هایی شده و میدان‌های الکترومغناطیسی محدود شده بسیار بالایی را درون این نانوساختار ایجاد می‌کند. با کنترل شدت میدان الکترومغناطیسی درون این سیستم، که همانا هسته سولفید کادمیم است، می‌توان طول عمر نشر را با دقت بالایی کنترل کرد.