افزایش کارایی ال ای دی‌ها به کمک نانوساختارهای آزمایشگاهی

اخیراً مطالعه در خصوص ساخت و کاربرد مواد نیمرسانای نانوساختار تبدیل به یکی از حوزه‌های تحقیقاتی پرطرفدار شده است. در میان مواد نیم رسانا، نانوساختارهای سولفید کادمیوم ماده‌ی بسیار مناسبی در جذب نورهای مرئی بوده و بهترین گزینه جهت ساخت سلول‌های خورشیدی است. این نانوساختارها همچنین در ساخت ال ای دی‌ها (LED)، تجهیزات الکترونیک نوری و فوتوکاتالیست‌ها کاربرد دارد.

 

دکتر رامین یوسفی، با اشاره به این مطلب که مطالعه‌ی بهبود کیفیت ال ای دی‌های نور آبی(Blue LED) به یکی از داغ‌ترین مباحث صنعت الکترونیک نوری تبدیل شده است، به هدف این تحقیقات پرداخت و عنوان کرد: «این LED‌ها یکی از اجزای مهم در تولید LED‌های نورسفید، در پخش کننده‌های بلو ری (Blue ray) و صفحات نمایشگر کامپیوتری و تلویزیونی هستند. همانگونه که اشاره شد سولفید کادمیوم بهترین گزینه برای ساخت این ال ای دی‌هاست. اگرچه می‌توان با تغییر ابعاد ساختارهای سولفید کادمیوم به مقیاس نانومتری، شدت گسیل و یا جذب پرتوهای نور آبی توسط این ماده را افزایش داد، اما میزان این افزایش محدود است. یکی از راهکارهای غلبه بر این محدودیت وارد کردن ناخالصی مناسب به درون آن و در نتیجه افزایش کارایی این نیم رساناست. از اینرو، در این کار تحقیقاتی تصمیم گرفته شد که، نانوساختارهای سولفید کادمیوم توسط عنصر روی، که عنصری پر کاربرد در طبعیت است، آلاییده شوند.»

 

وی در ادامه افزود: «افزایش بازدهی ال ای دی نور آبی متشکل از نانوساختارهای سولفید کادمیوم، مهم‌ترین دستاورد این پژوهش است. در واقع ما توانستیم، توسط نانوساختارهای سولفید کادمیوم آلاییده شده با روی، یک حسگر نور آبی با پاسخ دهی سریع‌تر نسبت به سولفید کادمیوم خالص را تولید کنیم. با توجه به روش به کار رفته در رشد این نانو ساختارها، پاسخ دهی این حسگر در مدت زمان طولانی تابش نیز بدون تغییر باقی ماند.»
به گفته‌ی این محقق، در این کار نانوساختارهای خالص سولفید کادمیوم و نمونه‌های آلاییده شده با روی، به روش انتقال بخارات گرمایی (CVD) بر روی زیر لایه‌های سیلیکونی رشد داده شده است. این نانوساختارها به کمک انوع روش‌ها مانند XRD، SEM، XPS، Uv-vis و PL مورد شناسایی قرار گرفته‌اند. همچنین خواص حسگری این نانو ساختارها ، تحت پرتو یک ال ای دی نور آبی مورد آزمایش قرار گرفته است.

 

به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،لازم به توضیح است که ناخالص نمودن مواد نیمرسانا با عناصر دیگر، بر خواص فیزیکی آن‌ها از جمله خواص الکتریکی، نوری و مغناطیسی تأثیرگذار است. در این طرح نیز، آلایش سولفید کادمیوم با عنصر روی باعث افزایش پنجره‌ی جذب پرتوهای نور آبی توسط نانو ساختارهای سولفید کادمیوم شده است. در نتیجه‌ی این عمل، نانو ساختارهای سولفید کادمیوم نهایی پاسخی سریع‌تر و با شدت بیشتری به پرتوهای نور آبی می‌دهند.
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Ceramics International (جلد 42، شماره 1، بخش B، سال 2016، صفحات 1891 تا 1896) منتشر شده است. دکتر رامین یوسفی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد مسجد سلیمان- محمد امین باغچه سرا- مربی این دانشگاه- دکتر فرید جمالی شینی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اهواز- و همکارانشان در انجام این پژوهش همکاری داشته‌اند.