موضوع :نقاط کوانتومی
نانوبلور های نیمه هادی که به آن ها نقاط کوانتومی (Quantum Dot -QD) نیز گفته می شود، به طور گسترده توسط محققان مورد مطالعه قرار گرفته اند. هر گاه هر سه بعد ماده در مقیاس نانومتری قرار گیرد، ساختار حاصل را نقطهی کوانتومی مینامیم. رفتار نوری نقاط کوانتومی بدین ترتیب است که با تاباندن پرتوی فرا بنفش به آنها، نور مرئی با طول موجهای گوناگون از آنها ساطع میشود. در نقاط کوانتومی کوچکتر، گاف انرژی بزرگتر است و در نقاط کوانتومی بزرگتر، گاف انرژی کوچکتر است. با تاباندن پرتوی فرا بنفش به نقاط کوانتومی کوچکتر، الکترونهایی که به نوار انرژی بالاتر میروند، هنگام از دست دادن انرژی اضافی و بازگشت به حالت پایدار، گاف انرژی بزرگتری را طی میکنند و لذا پرتوی نور مرئیای که ساطع میکنند دارای انرژی بیشتر، و متمایل به رنگ آبی است. همچنین با تاباندن پرتوی فرا بنفش به نقاط کوانتومی بزرگتر، الکترونهایی که به نوار انرژی بالاتر میروند، هنگام از دست دادن انرژی اضافی و بازگشت به حالت پایدار، گاف انرژی کوچکتری را طی میکنند و لذا پرتوی نور مرئیای که ساطع میکنند دارای انرژی کمتر بوده، و متمایل به رنگ قرمز است.
برای ساختن نقاط کوانتومی میتوان هم از روشهای بالا به پایین و هم از روشهای پایین به بالا استفاده کرد. روشهای پایین به بالا امکان تولید
انبوه و ارزان نقاط کوانتومی را ایجاد کردهاند. مزیت استفاده از روشهای بالا به پایین، در امکان کنترل بیشتر محل نقاط کوانتومی و جاسازی آنها
درون مدارهای الکترونیکی یا ابزارهای آزمایش است.
یکی از روشهای پایین به بالا، سنتز کلوئیدی است. در این روش، نمکهای فلزی به صورت محلول تحت شرایط کنترلشده، به حالت بلوری
درمیآیند. مهمترین مرحله در این روش، جلوگیری از بزرگ شدن بیش از حد مطلوب این بلورهای نانومتری است که با تغییر دما یا افزودن مواد
خاتمهدهنده واکنش یا تثبیتکنندهها صورت میگیرد. در این حالت، برای جلوگیری از به هم پیوستن ذرات کوانتومی، آنها را با یک لایه از
سورفَکتانتها میپوشانند. هر چه مراحل سنتز دقیقتر کنترل شوند ذرات یکنواختتری به وجود میآیند.در روشهای بالا به پایین، نقاط کوانتومی به
صورت نقطه به نقطه روی سطوح سیلیکون حک میشوند. این کار با استفاده از لیتوگرافی پرتو الکترونی یا لیتوگرافی قلم آغشته در ابعاد بسیار ریز
امکانپذیر است. در این حالت، میتوان به دقت محل قرارگیری نقاط کوانتومی را کنترل کرد و با طراحی مدارهای مناسب در اطراف آنها، بین یک یا
چند نقطة کوانتومی با دنیای ماکروسکوپی ارتباط برقرار نمود.
کاربردها:
نقاط کوانتومی علاوه بر کاربردهایی مانند نشانگرهای بیولوژیکی به خاطر خاصیت فوتولومینسانس,ساخت دیود به خاطر داشتن باند گپ و مولدهای
انرژی خورشیدی,امروزه در ساخت کاتالیزورها نیز بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.
نتیجه گیری: نقاط کوانتومی به دلیل خصوصیات منحصر به فرد مانند داشتن باند گپ متناسب با سایز ذرات,تولید کننده نورهای متفاوت و داشتن خاصیت
فوتولومینسانس کاربردهای بسیار زیادی دارند.
- ۹۶/۰۳/۱۴