دیودهای نوری مبتنی بر نقاط کوانتونی

1. دیودهای نوری مبتنی بر نقاط کوانتونی اصول کوانتوم الکترونیک

2. LED و تکنولوژی بعد از آن دیودهای نوری ساخته شده با استفاده از نقاط کوانتومی، نسل بعدی تکنولوژی LED های مورد استفاده در تلویزیون ها، صفحات نمایش و لامپ های روشنایی هستند. نقاط کوانتومی کریستال های خیلی کوچکی هستند که با تحریک الکتریکی آنها میتوان بسیاری از انواع رنگها را تولید کرد.

3. نقطه ضعف LED ها LEDها هنگام گسیل نور طیف پهنی از خود گسیل میدهند که علاوه برخالص نبودن رنگ، مقداری هم طیف مادون قرمز از خود گسیل می دهند که دیده نمیشود و بازدهی را پایین می آورد. این دیود های کوانتومی برخلاف LED ها طیف بسیار خالصی از رنگ ها را میتوانند داشته باشند.

4. گاف انرژی در نقاط کوانتومی در یک توده بزرگ از ماده نیمه‌رسانا(حالت bulk)، ترازهای انرژی بسیار نزدیک هم هستند؛ آن‌قدر نزدیک که به صورت یک بازه پیوسته توصیف می ‌شوند، یعنی تفاوت انرژی دو تراز مجاور در حدّ صفر است. ترازهای انرژی در نقاط کوانتومی دیگر پیوسته نیستند، کاستن یا افزودن تعدادی اتم به نقطه کوانتومی، باعث تغییر در حاشیه گاف انرژی می‌شود. تغییر نحوه چیده شدن اتم‌ها در سطح نقطه کوانتومی هم باعث تغییر انرژی گاف می‌شود، که باز هم به دلیل اندازه بسیار کوچک این نقاط است. اندازه گاف انرژی در نقطه کوانتومی همیشه بزرگتر از حالت توده ماده است.

6. رنگ در دیودهای QD قابلیت تنظیم اندازه گپ انرژی با نقاط کوانتومی، این قابلیت را در اختیار ما می‌گذارد که آنها را به عنوان دیود نورانی به کار بگیریم. به این ترتیب، می‌توان به بازه بیشتری از رنگ‌ها دست یافت و منابع نور با کارآیی بسیار بالا ایجاد کرد. همچنین با ترکیب نقاط کوانتومی با ابعاد مختلف، می‌توان منابع پربازده برای تولید نور سفید ایجاد کرد، زیرا همه آنها را می‌توان از یک طریق برانگیخت.

8. دیودهای QD نوری این دیودها مانند LED ها کار می کنند، یعنی زمانی که جریان الکتریکی از آنها عبور می کند از خود نور گسیل می کنند. همچنین می توانند توسط گستره وسیعی از طول موجها در فرکانسهای کاملا مشخص به فلوئور سانس می پردازند،به این شکل که فرکانسی از نور را جذب کرده ودر فرکانس مشخص(که تابع اندازه آنهاست) به نشر نور می پردازند. به طور کلی دیودهای QD از ساختار لایه لایه بهره می برند. نقاط کوانتومی به عنوان ناحیه فعال بین لایه های دیگر ساندویچ شده اند.

10. هرچه اندازه نقطه کوانتومی کوچکتر باشد، نور بیشتری از خود ساطع می کند.

11. روشهای ساخت نقاط کوانتومی: سنتز کلوئيدی فراوری خود آرايي ويروسی

12. سنتز کلوئيدی *سورفکتانتها موادي آلي هستند که يکسرقطبي( آب گريز) و يک سر غير قطبي ( آب دوست) دارند. اين مواد هميشه به سطح آب مي آيند و چون سطح آب محدود آست،اين ملکولها يک لايه ي نازک بهم فشرده ومنظم را تشکيل مي دهند.به اين خاصيت"خود ساماندهي"مي گويند. در سنتز کلوئيدي نمکهاي فلزي به صورت محلول تحت شرايط کنترل شده،به حالت بلوري در مي آيند. سنتزنقاط کوانتومي کلوئيدي در سيستمي سه جزئي متشکل از پيش سازها،سورفکتانت* آلي وحلال. مهمترين مرحله در اين روش جلوگيري از بزرگ شدن بيش از حد مطلوب اين بلورهاي نانومتري است که با تغيير دما يا افزودن مواد خاتمه‌دهنده واکنش يا تثبيت‌کننده‌ها صورت مي‌گيرد. در اين حالت، براي جلوگيري از به‌هم‌پيوستن ذرات کوانتومي، آنها را با يک لايه از سورفَکتنت‌ها مي‌پوشانند.

14. روش ساخت فراوری در اين حالت، می‌توان به ‌دقت محل قرارگيری نقاط کوانتومی را کنترل کرد و با طراحي مدارهای مناسب در اطراف آنها، بين يک يا چند نقطه کوانتومی با دنيای ماکروسکوپی ارتباط برقرار نمود. نقاط کوانتومي به صورت نقطه به نقطه روي سطوح سيليکون حک مي‌شوند. اين کار با استفاده از ليتوگرافي پرتو الکترونی يا ليتوگرافی قلم آغشته در ابعاد بسيار ريز امکان‌پذير است.

15. روش خودآرايی ويروسی دراين روش، ويروس هايی که به طريق ژنتيکی دستکاری می شوند می توانند سطوح نيمه هادي بخصوص نيمه هادي هايي نظير Zns را ازطريق روش های انتخابگری شناسايی کنند واطراف اين نيمه هادی آرايش يابند وبدين ترتيب نقاط کوانتومی ای که سنتز مي شوند ،از نظر باکتری و فازهای نوترکيب بسيار متنوع هستند.

16. با تشکر