طراحی نانوحسگرهای فوق حساس برای دید در تاریکی و کاربردهای پیشرفته
آجاک: پژوهشگران مؤسسه تحقیقات استاندارد و علوم کره موفق به توسعه ماده نیمه هادی ترکیبی باکیفیت بالا برای سنسورهای فوق حساس مادون قرمز موج کوتاه (SWIR) شدند.
به گزارش آجاک به نقل از خبرگزاری ایرنا از ستاد توسعه فناوری های نانو و میکروی معاونت علمی فناوری ریاست جمهوری، محققان مؤسسه تحقیقات استاندارد و علوم کره (KRISS) اعلام نموده اند که 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 حالی که 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 مورد استفاده برای سنسورهای مادون قرمز موج کوتاه، ترکیب ایندیوم گالیوم آرسنید (InGaAs) است که بر روی زیرلایه 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 توسعه سنسورهای با کارآمدی بالاتر به حساب می آید.
محققان این پروژه این مشکل را با توسعه یک ماده جدید به نام ایندیوم آرسنید فسفید (InAsP) حل کرده است. این ماده هم بر روی زیرلایه 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 تشخیص آن از ۱.۷ میکرومتر به ۲.۸ میکرومتر، آن هم بدون هیچ افتی در عملکرد گسترش یافته است.
یکی از مهم ترین نوآوری های این پروژه، افزودن لایه متامورفیک (لایه 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 InP و لایه جذب کننده نور تنظیم می کند.
این ساختار بعنوان یک لایه 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 توسعه ماده ای جدید به نام ایندیوم آرسنید فسفید آنتیموان (InAsPSb) برای LED های SWIR شده است. این ماده نسبت به LED های 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.
به گفته محققان، LED های 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 LED های مبتنی بر InAsPSb ظرفیت بالایی برای کاربردهای پیشرفته ای نظیر سنسورهای زیستی، ارتباطات نوری، تشخیص های پزشکی و سامانه های پیشرفته ی تصویربرداری مادون قرمز دارند.
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترینهای مرتبط
نظرات بینندگان در این باره