Ερευνητές από το ICFO και το Erns Ruska Center ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο σύνθεσης νανοκρυστάλλων InSb/InP που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε φωτοανιχνευτές με σύντομο κύμα ίριδας (SWIR). Αυτή η καινοτόμος μέθοδος επιτρέπει τον έλεγχο του μεγέθους των νανοκρυστάλλων και της απορρόφησής τους σε ένα ευρύ φασματικό εύρος από 900 nm έως 1750 nm.
Παραδοσιακά, οι φωτοανιχνευτές SWIR κατασκευάζονταν από αρσενικό γαλλίου (InGaAs), αλλά η παραγωγή τους ήταν δαπανηρή και λιγότερο προσβάσιμη για τους μαζικούς παραγωγούς. Για αυτό το λόγο, τα νανοκρυσταλλικά ημιαγωγά (CQDs) έχουν γίνει δημοφιλή λόγω των χαμηλών δαπανηρών παραγωγών τους και της συμβατότητάς τους με την αρχιτεκτονική CMOS.
Τα νανοκρυσταλλικά InSb/InP έχουν μεγάλη δυνατότητα απόδοσης και σταθερότητας, ενώ συμμορφώνονται επίσης με την οδηγία RoHS, η οποία ρυθμίζει τη χρήση περιβαλλοντολογικά επικίνδυνων υλικών. Ωστόσο, η σύνθεση αυτών των νανοκρυσταλλικών έχει αντιμετωπίσει προκλήσεις λόγω της ανεπανάληπτης συνδετικής τους φύσης και της έλλειψης αντιδραστικών προκατόχων.
Χρησιμοποιώντας τη νέα μέθοδο, οι ερευνητές εφάρμοσαν μια «μονο-πηγαία προσέγγιση» και κατάλληλες παράμετρους θερμοκρασίας αντίδρασης για να ελέγξουν το μέγεθος των νανοκρυσταλλικών και την απορρόφησή τους από το κοντινό-ίριδο έως το SWIR. Με τη βοήθεια ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης (TEM), οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν έναν μέσο μέγεθος νανοκρυστάλλων ίσο με 2,4 nm, 3,0 nm, 3,5 nm, 5,8 nm και 7,0 nm.
Η επόμενη φάση της έρευνας περιλάμβανε την ανάπτυξη στρατηγικής για την προστασία των νανοκρυσταλλικών από οξείδωση. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη χημική ένωση χλωροτριμεθυλαμινίου του ινδίου(III) και την τριχλωροινδίνη για να επικαλύψουν τα νανοκρυστάλλια με ένα προστατευτικό περίβλημα InP. Αυτό το περίβλημα όχι μόνο βελτίωσε τη σταθερότητα των νανοκρυστάλλων, αλλά και μετατόπισε την περιοχή απορρόφησης προς μεγαλύτερες κυματομήκη.
Η μέθοδος σύνθεσης για τα νανοκρυστάλλια InSb/InP που αναπτύχθηκε από ερευνητές από το ICFO και το Erns Ruska Center ανοίγει νέες δυνατότητες για την παραγωγή φωτοανιχνευτών SWIR. Με τον ακριβή έλεγχο του μεγέθους των νανοκρυστάλλων και της απορρόφησής τους, γίνεται δυνατή η δημιουργία αποδοτικών και σταθερών συσκευών για εφαρμογές όπως ο LIDAR, η τρισδιάστατη απεικόνιση για φορητές συσκευές και αυτοκίνητα, η επαυξημένη/εικονική πραγματικότητα και η υπέρυθρη παρακολούθηση.
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΕΙΡΑΣ (FAQ) βασισμένες στα κύρια θέματα και τις πληροφορίες που παρουσιάζονται στο άρθρο:
1. Ποια νέα μέθοδο για τη σύνθεση των νανοκρυστάλλων ανέπτυξαν οι ερευνητές;
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για τη σύνθεση των νανοκρυστάλλων InSb/InP που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε φωτοανιχνευτές SWIR.
2. Ποια λειτουργία έχουν οι φωτοανιχνευτές SWIR;
Οι φωτοανιχνευτές SWIR χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και απορρόφηση του φωτός στο εύρος των σύντομων-κυμάτων ίριδας.
3. Γιατί τα ημιαγωγά νανοκρυσταλλικά έχουν γίνει δημοφιλή σε σχέση με τους παραδοσιακούς φωτοανιχνευτές SWIR;
Τα ημιαγωγά νανοκρυσταλλικά (CQDs) είναι δημοφιλή λόγω των χαμηλών δαπανηρών παραγωγών τους και της συμβατότητάς τους με την αρχιτεκτονική CMOS.
4. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των νανοκρυστάλλων InSb/InP;
Τα νανοκρυστάλλα InSb/InP έχουν μεγάλο δυναμικό ως προς την απόδοση και τη σταθερότητα και συμμορφώνονται επίσης με την οδηγία RoHS.
5. Πώς ελέγχουν οι ερευνητές το μέγεθος των νανοκρυσταλλικών InSb/InP;
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια «μονο-πηγαία προσέγγιση» και κατάλληλες παράμετρους θερμοκρασίας αντίδρασης για να ελέγξουν το μέγεθος των νανοκρυσταλλικών και την απορρόφησή τους σε ένα ευρύ φάσμα.
6. Πώς επιβεβαίωσαν οι επιστήμονες το μέγεθος των νανοκρυσταλλικών InSb/InP;
Οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν το μέσο μέγεθος των νανοκρυσταλλικών χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM).
7. Ποιες χημικές ένωσεις χρησιμοποιήθηκαν για την προστασία των νανοκρυσταλλικών από οξείδωση;
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν χλωροτριμεθυλαμινίου του ινδίου(III) και την τριχλωροινδίνη ως χημικές ένωσεις για να επικαλύψουν τα νανοκρυστάλλια με ένα προστατευτικό περίβλημα InP.
8. Ποιες δυνατότητες ανοίγει η μέθοδος σύνθεσης για τα νανοκρυστάλλια InSb/InP;
Η μέθοδος σύνθεσης για τα νανοκρυστάλλια InSb/InP ανοίγει νέες δυνατότητες στην παραγωγή φωτοανιχνευτών SWIR για εφαρμογές όπως ο LIDAR, η τρισδιάστατη απεικόνιση για φορητές συσκευές και αυτοκίνητα, η επαυξημένη/εικονική πραγματικότητα και η υπέρυθρη παρακολούθηση.
Ορολογία Ορισμών:
– Νανοκρυστάλλια: Μικροσκοπικά σωματίδια με μεγέθη στην περιοχή του νανομέτρου.
– SWIR: Σύντομο-κύμα ίριδα, το εύρος των κυμάτων φωτός από 900 nm έως 1750 nm.
– Φωτοανιχνευτής: Μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση και απορρόφηση του φωτός.
– InGaAs: Αρσενικό γαλλίου, ένα ημιαγωγό χρησιμοποιούμενο στους παραδοσιακούς φωτοανιχνευτές SWIR.
– CMOS: Συμπληρωματική Μεταλλοοξειδίωση-Ημιαγωγός, μια τεχνολογία παραγωγής μικροηλεκτρονικών.
– Οδηγία RoHS: Οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τη ρύθμιση της χρήσης επικίνδυνων ουσιών σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά προϊόντα.
– Συνδετική: Μια σχέση μεταξύ των ατόμων όπου μοιράζονται ηλεκτρόνια.
– Προκατόχος: Μια ουσία που χρησιμοποιείται στη σύνθεση άλλων χημικών ενώσεων.
– LIDAR: Τεχνολογία που χρησιμοποιεί λέιζερ για τη μέτρηση αποστάσεων.
– Υπέρυθρη Παρακολούθηση: Παρακολούθηση και ανάλυση αντικειμένων χρησιμοποιώντας υπέρυθρη ακτινοβολία.
Προτεινόμενοι Σχετικοί Σύνδεσμοι:
– ICFO
– Erns Ruska Center
The source of the article is from the blog newyorkpostgazette.com