طراحی نانوحسگرهای فوق حساس برای دید در تاریکی
به گزارش ایت بال، محققان مؤسسه ی تحقیقات استاندارد و علوم کره (KRISS) موفق به توسعه‌ی ماده ی نیمه هادی ترکیبی باکیفیت بالا برای سنسورهای فوق حساس مادون قرمز موج کوتاه (SWIR) شدند.
به گزارش ایت بال به نقل از مهر، سنسورهای مادون قرمز موج کوتاه قادرند حتی در شرایط نوری ضعیف، اطلاعات بصری شفاف و دقیقی عرضه کنند. این حسگرها با شناسایی نور مادون قرمز بازتابی از اشیا یا تابش مستقیم آنها، امکان تصویربرداری باکیفیت بالا را فراهم می کنند. در حالیکه این فناوری به صورت رایج در تجهیزات نظامی نظیر دوربین های دید در شب استفاده می شد، امروزه کاربرد آن به حوزه های گوناگونی همچون خودرو های خودران، نظارت بر فرآیندهای تولید نیمه هادی ها و حتی دوربین های هوشمند کشاورزی جهت بررسی رشد گیاهان گسترش یافته است.
در حال حاضر، رایج ترین ماده ی مورد استفاده برای سنسورهای مادون قرمز موج کوتاه، ترکیب ایندیوم گالیوم آرسنید (InGaAs) است که بر روی زیرلایه ی ایندیوم فسفید (InP) رشد می کند. اما این ماده با چالش هایی نظیر ناهمخوانی شبکه ای در حین تولید و محدودیت های ذاتی خود مواجه می باشد که مانعی بر سر راه توسعه‌ی سنسورهای با کارآمدی بالاتر بحساب می آید.
محققان این پروژه این مشکل را با توسعه‌ی یک ماده ی جدید به نام ایندیوم آرسنید فسفید (InAsP) حل کرده است. این ماده هم بر روی زیرلایه ی InP رشد کرده، اما نسبت سیگنال به نویز را در دمای محیط می کاهد که سبب افزایش قابلیت اطمینان حسگرها می شود. علاوه بر این، محدوده ی تشخیص آن از ۱.۷ میکرومتر به ۲.۸ میکرومتر گسترش یافته است، آن هم بدون هیچ افتی در عملکرد.
یکی از مهم ترین نوآوری های این پروژه، افزودن لایه ی متامورفیک (لایه ی تنظیم تدریجی شبکه ای) برای حل مشکل ناهمخوانی شبکه ای است. این تیم تحقیقاتی ساختاری متامورفیک طراحی نموده که نسبت آرسنیک (As) و فسفر (P) را به شکل تدریجی بین زیرلایه ی InP و لایه ی جذب کننده ی نور تنظیم می کند. این ساختار بعنوان یک لایه ی واسطه عمل کرده و از برخورد مستقیم مواد با خواص شبکه ای متفاوت جلوگیری می کند. در نتیجه، تنش شبکه ای به میزان قابل توجهی کاهش یافته، کیفیت ماده افزایش خواهد یافت و امکان تنظیم باندگپ برای کاربردهای مختلف فراهم می شود.
این تیم تحقیقاتی علاوه بر سنسورهای مادون قرمز موج کوتاه، موفق به توسعه‌ی ماده ای جدید به نام ایندیوم آرسنید فسفید آنتیموان (InAsPSb) برای LED های SWIR شده است. این ماده نسبت به LEDهای مبتنی بر InAsP عملکرد بهتری دارد، چونکه قادر به ایجاد حبس الکترون و حفره های قوی تر در ساختار چاه کوانتومی چندگانه (MQW) است. این خصوصیت سبب می شود که اتلاف بارهای الکتریکی و کاهش بهره وری که در نسل های قبلی این فناوری مشاهده می شد، برطرف شود و در عین حال، پایداری بالایی در دماهای بالا حفظ شود.
طبق گفته ی محققان، LEDهای جدید مبتنی بر InAsPSb MQW در دماهای بالا و جریان های نوری شدید، حداقل افت بهره وری را تجربه کرده و عملکرد نوری پایدار خویش را حفظ می کنند.
محققان اعتقاد دارند که LEDهای مبتنی بر InAsPSb پتانسیل بالایی برای کاربردهای پیشرفته ای نظیر سنسورهای زیستی، ارتباطات نوری، تشخیص های پزشکی و سامانه های پیشرفته ی تصویربرداری مادون قرمز دارند.
منبع: 8pool.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب