تولید ledهای مادون قرمز ارزان و سازگار با سیلیکون

[سمندون 19437]

دیودهای نشر نوری در طول موج‌های مادون قرمز دارای کاربردهای بسیار جالبی هستند، از آنها می‌توان در دستگاه‌های دید در شب و سیستم‌های مخابرات نوری استفاده کرد. پژوهشگران دانشگاه کرنل روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان این LEDها را به صورت ارزان‌تر و ساده‌تر تولید کرد. با این کار میتوان LEDهای بسیار نازک ساخت و آنها را روی سیلیکون رنگ کرد.

به گزارش سرویس علم و فن آوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از نانو، این گروه تحقیقاتی به‌رهبری فرانک وایس نتایج کار خود را در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ رساندند. آنها برای تولید این LEDهای مادون قرمز از جنس نانوبلور سولفید سرب، موسوم به نقاط کوانتومی، از شیمی محلول استفاده کردند.

 

این فرآیند که در آن طول موج نشر نور تنظیم می‌شود، مبتنی بر کنترل ابعاد نانوبلور است. نتیجه این فرآیند بسیار خوب اما گران‌قیمت بوده به‌طوری که اتم‌ها باید یک به یک روی یکدیگر رشد داده شوند که به آن اپیتاکسیال گفته می‌شود. LEDهایی که با استفاده از نانوبلور توسط محققان دانشگاه کرنل ساخته شده دارای درخشندگی مانند LEDهای اپیتاکسیال است با این تفاوت که در دمای پایین و با استفاده از فرایند مبتنی بر محلول تولید می‌شود که بسیار ارزان است.

 

وایس می‌گوید LEDهایی که از بلورهای آرسنید گالیوم ایندیوم ساخته می‌شود، نمی‌تواند روی سیلیکون رشد کند زیرا ساختار بلوری متفاوتی دارد. بنابراین هیچ راهی وجود ندارد که به‌صورت طبیعی بتوان مواد نشر کننده نور را روی سیلیکون تولید کرد.

 

عبور الکترون از میان نانوبلور کار بسیار دشواری است اما محققان با یک روش هوشمندانه این کار را به انجام رساندند. آنها با تغییر مولکول‌های سطحی، فاصله میان نانوبلورها را تغییر دادند. زنجیره کربنی بلندتر موجب فاصله بیشتر می‌شود که در نهایت کارایی نشر نور را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با تغییر نیم نانومتر در این فاصله، کارایی دستگاه 100 برابر بیشتر می‌شود. در این پروژه فاصله بهینه نانوبلورها به‌دست آمده است. برای تعیین این فاصله آنها از فناوری پراش اشعه ایکس استفاده کردند.

 

از آنجایی که پژوهشگران از روش محلول برای تولید این ساختارها استفاده کردند بنابراین می‌توان آن را برای مواد مختلف به‌کار گرفت. برای مثال می‌توان آن را برای رنگ آمیزی سطح سیلیکون استفاده کرد. اگر این فناوری تجاری‌سازی شود آنگاه می‌توان به‌جای سیم‌های الکتریکی از ارتباط دهنده‌های نوری استفاده کرده که با این کار چالش بزرگی بر سر راه افزایش سرعت تراشه‌های کامپیوتری برداشته می‌شود. این پروژه توسط بنیاد علم حمایت مالی شده است.