برقراری ارتباط
| تاریخ ارسال: 1398/6/27 |
ساخت آشکارساز نوری مادون قرمز مبتنی بر نانوساختارهای کوانتومی کلوییدی PbS
Fabrication of Colloidal Quantum Dot IR Photodetector Based on PbS Nanoparticle
Fabrication of Colloidal Quantum Dot IR Photodetector Based on PbS Nanoparticle
محمدحسین شیخی
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
دانشگاه شیراز
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
دانشگاه شیراز
چکیده: بیش از چند دهه موضوع ساخت و بکارگیری آشکارسازهای مادون قرمز مورد توجه محققان و صنعتگران حوزه الکترونیک نوری می باشد. روش های ساخت مبتنی بر رشد لایه های اپیتاکسی مانند VPE و MBE به طور گسترده و وسیعی در حال استفاده می باشند. این روش ها دارای محدودیت هایی از قبیل: بالا بودن هزینه تجهیزات، شرایط کاری پیچیده و نیاز به خلاء بالا می باشند. از دو دهه گذشته موضوع بکارگیری روش های شیمیایی که دارای مزیت سادگی و ارزانی می باشند برای ساخت آشکارسازهای IR توجه زیادی را به خود جلب نموده اند.
در این میان نانوساختارهای نیمه هادی-فلز به طور وسیع مورد بررسی قرار گرفته اند. در اینجا ضمن بررسی فعالیت های انجام شده طی سالیان اخیر در دنیا در رابطه با ساخت آشکارساز نوری مادون قرمز مبتنی بر نانوساختارهای کوانتومی کلوییدی PbS آخرین تجربیات گروه تحقیقاتی اینجانب در این خصوص ارائه می شود.
در این میان نانوساختارهای نیمه هادی-فلز به طور وسیع مورد بررسی قرار گرفته اند. در اینجا ضمن بررسی فعالیت های انجام شده طی سالیان اخیر در دنیا در رابطه با ساخت آشکارساز نوری مادون قرمز مبتنی بر نانوساختارهای کوانتومی کلوییدی PbS آخرین تجربیات گروه تحقیقاتی اینجانب در این خصوص ارائه می شود.
Over recent decades, infrared (IR) photodetectors have been one of the major research areas in the field of optoelectronics. Although the epitaxial growth methods such as VPE and MBE are widely used for fabrication of semiconductor devices, these methods have limitations such as: high equipment costs, complex working conditions, and high vacuum requirements. During the past two decades, the use of chemical methods that have the advantages of being simple and inexpensive, has attracted much attention for fabrication of IR photodetectors.
Among different IR photodetector structures, semiconductor-metal nanostructures have been extensively investigated. Here, while reviewing the researches carried out on the fabrication of IR photodetectors based on the PbS colloidal quantum nanostructures within last years, the latest experiences of our research group are presented in this regard.
پلاسمونیک کوانتومی
مالک باقری هارونی
دانشکده علوم، گروه فیزیک، گروه پژوهشی اپتیک کوانتومی
دانشگاه اصفهان
مالک باقری هارونی
دانشکده علوم، گروه فیزیک، گروه پژوهشی اپتیک کوانتومی
دانشگاه اصفهان
پلاسمونیک کوانتومی یک شاخه علمی در حال گسترش است که به بررسی ویژگیهای کوانتومی نور و برهمکنش آن با ماده در مقیاس نانو میپردازد. به عبارت دیگر در پلاسمونیک کوانتومی برهمکنش نور کوانتومی با سامانههای فلزی نانومقیاس (که فراهم کننده افزارههای پلاسمونیکی هستند) بررسی میشود. پلاسمونهای سطحی، کوانتوم موج حاصل از برهمکنش موج الکترومغناطیسی با موج چگالی بار الکترونی در مرز مشترک فلز و دیالکتریک، توانایی جایگزیده کردن نور را در ابعاد بسیار کوچکتر از طول موج نور مریی دارا هستند. این محصور شدگی سبب کاهش حجم مدی شده و از این روش امکان برهمکنش میان نور و ماده در رژیم برهمکنش قوی فراهم میشود. از این رو، در پلاسمونیک کوانتومی میتوان بدون کاواک اپتیکی برهمکنش قوی میان نور کوانتومی و ماده را تحقق بخشید. سامانه مورد بررسی در این شاخه یک سامانه آمیخته (hybrid system) است که متشکل از زیرسامانه نور کوانتومی به همراه گسیلندهها در مجاورت نانوساختارهای فلزی است. بدین ترتیب میتوان پلاسمونیک کوانتومی را ترکیب اپتیک کوانتومی با پلاسمونیک نوین دانست.
از آنجایی که سامانه مورد بررسی در پلاسمونیک کوانتومی یک سامانه آمیخته (متشکل از چند زیرسامانه) است، لذا در مقایسه با سامانههای مرسوم اپتیک کوانتومی دارای پارامترهای قابل کنترل آزمایشگاهی بیشتری است. از این رو، این سامانهها امکان کنترل و دستورزی بیشتری را فراهم میکنند. به عنوان مثال حضور یک گسیلنده در همسایگی یک نانوساختار فلزی و برهمکنش آن با نور کوانتومی این امکان را فراهم میآورد که بتوان اثر هندسه و شکل نانوساختار فلزی و همچنین تاثیر فاصله گسیلنده تا نانوساختار فلزی را بر روی ویژگیهای نور گسیل شده از گسیلنده را بررسی کرد. میتوان آهنگ گسیل خودبخود، فاصله زمانی میان گسیل تک فوتون و همچنین آمار کوانتومی فوتونهای گسیل شده از یک گسیلنده را توسط پارامترهای هندسی و تجربی کنترل کرد.
اندازه گیری و دستکاری نوری در سیستم های میکروفلوئیدیک
حمید لطیفی
پژوهشکده لیزر و پلاسما و گروه فیزیک
دانشگاه شهید بهشتی
سیستم های میکروفلوئیدیک کاربرد های متنوعی در شاخه های مختلف علوم پیدا کردهاند. یکی از مهمترین کاربردهای آن، استفاده در سیستم های آزمایشگاه بر روی تراشه یا lab on a chip می باشد. در این سیستمها با کنترل شکل و خواص مایعات در کانال های میکروفلوئیدیک، آزمایش های متنوعی برای مطالعه رشد سلولها و بررسی اثر داروها بر آن، انجام میشود. اندازهگیری پارامترهای فیزیکی و شیمایی مایعات و ذرات در این کانالها برای کنترل پروسه، دارای اهمیت زیادی میباشد.حمید لطیفی
پژوهشکده لیزر و پلاسما و گروه فیزیک
دانشگاه شهید بهشتی
در این سخنرانی مروری بر سیستمهای میکروفلوئیدیک، روشهای تولید قطره در سیستم های مختلف اپتیکی برای اندازهگیری و کنترل پارامترهای مایع مانند ضریب شکست، چگالی، دما، سرعت ارائه میشود.
توسعه حسگرهای هیدروژن مبتنی بر تشدید پلاسمونی سطحی جایگزیده در اکسیدهای فلزی
مهدی رنجبر
دانشکده فیزیک
دانشگاه صنعتی اصفهان
مهدی رنجبر
دانشکده فیزیک
دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده: تشدید پلاسمون سطحی موضعی در نانوذرات به علت حساسیتی که به تغییر محیط اطراف نانوذرات دارد یک ابزار پیشرفته و قدرتمند برای ساخت حسگرهای گازی، شیمیایی و بیوحسگرها میباشد. این پدیده در موادی مانند فلزات که چگالی حامل های بار زیادی دارند، مشاهده شده است. اخیرااین اثر در نانوکریستال‌های نیمه‌هادی و بعضی از اکسید فلزات واسطه نیز مشاهده شده است. برای فلزاتی مانند طلا و نقره تشدید پلاسمون سطحی در ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیسی با قله‌ای نسبتا تیز روی می‌دهد و از این¬رو تاکنون بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی نیمه هادیها در ناحیه نزدیک مادون قرمز جذب پلاسمونیک دارند که به این ترتیب مطالعه و توسعه آنها می تواند به گسترده تر شدن طیف فرکانس پلاسمونیک کمک کند. در مورد نانوذرات فلزات نجیب باید گفت فرکانس تشدید پلاسمون سطحی به شکل، اندازه، جنس و محیطی که نانوذرات در آن قرار دارند بستگی دارد. در نانوذرات نیمه هادی و اکسید فلزی علاوه بر این موارد غلظت حاملهای بار نیز نقش تعیین کننده ای در خصوصیات اپتیکی جذب پلاسمونیک دارند. دلیلش این است که حاملهای آزاد مسول ایجاد تشدید پلاسمونی هستند. در نانوذرات فلزی نمی توان غلظت حاملهای را دستکاری کرد در حالیکه این امکان در مورد نانوذرات اکسید فلزی از طریق فرایند احیا اکسیداسون یا تزریق یون امکانپذیر است. این ویژگیها باعث شده است تا در سالهای اخیر مطالعات جدیدی بر این مواد با نگاه پلاسمونیکی صورت پذیرد. از جمله موادی که بسیار گزارش شده اند اکسیدهای فلزات واسطه مانند اکسید تنگستن و اکسید مولیدن می باشند که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خوبی داشته و می توان یونهای مختلفی مانند گروه اول جدول تناوبی را در آنها تزریق کرده و خواص پلاسمونیکی را مشاهده کرد. این مواد برای بسیاری از کاربردها به خصوص حسگری گازی اپتیکی استفاده می‌شوند. به عنوان مثالی از کاربردهای پلاسمونیک می توان گفت حساسیت قابل توجهی بین غلظت هیدروژن و شدت و موقعیت قله جذب پلاسمونیکی در این دو اکسید وجود دارد. لذا می توان درصدهای بسیار اندک گاز را تشخیص داد. لازم به ذکر است برای گازهای کاهنده‌ای مثل هیدروژن، حضور یک کاتالیست مانند پالادیم لازم است.
پایش و سنجش از دور نوری گرد و غبار
حیمدرضا خالصی فرد
دانشکده فیزیک و پژوهشکده تغییر اقلیم و گرمایش زمین،
دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان
بیشتر مناطق خشک زمین بین عرضهای 20 تا 35 درجه در نیم کره شمالی، از غرب آفریقا تا شرق آسیا گسترده شده اند. این منطقه که به کمربند غبار کره زمین موسوم است، چشمه های غباری چون صحراهای آفریقا، عربستان، ترکمنستان، تاکلامکان، قره قوم،گوبی و تار را در بر دارد. علاوه بر اینها جلگه دجله و فرات و دریاچه های فصلی و زمینهای مرطوب خشک شده ای مانند دریاچه هامون، هامون جازموریان، هور العظیم و هورالهویزه از دیگر چشمه های موثر تولید غبار در منطقه هستند. سالانه بیش از 1500میلیون تن غبار روی سطح زمین جابجا می شود. طوفانهای غباری که عامل اصلی این جابجایی هستند، نه تنها بر سلامت عموی جامعه تاثیر گذارند، بلکه بر حمل و نقل، کشاورزی و نهایتا اقتصاد جامعه نیز تاثیر دارند. هرچند که چشمه غبار بسیار بزرگی در ایران نیست، ولی بسیاری از چشمه های مجاور بر آن تاثیر دارند. پایش و پیش بینی پدیده-های غباری برای مقابله با اثرهای مخرب این طوفانها بسیار حیاتی است. پدیده های غباری ممکن است مقیاسی منطقه ای، در حد چند کشور و یا بین قاره ای داشته باشند. پایش پدیده ها نیز ممکن است به شکل موضعی با سنجنده های در محل و یا به شکل جهانی با شبکه ای از سنجنده هایی که بخش بزرگی از سطح کره زمین را پوشانده اند انجام شود. سنجش و پایش ممکن است با ابزار سنجش از دور زمین پایه، هوابرد و یا فضابرد شکل داده شود. حجم عظیمی داده که از عملیات سنجش و پایش حاصل می شوند، ورودی مدلهای پیشبینی غبار هستند که روی اَبَر رایانه هایی چون مرکز رایانه بارسلونا اجرا می شوند. در سنجش و پایش غبار از روشهای بسیار ساده ای چون اندازه گیری نمایانی افقی، و سنجنده های محلی ذرات میکرومتری، تا ابزار پیشرفته ای مانند انواع تابش سنج ها، رادارها و لیدارها ممکن است استفاده شود. اندازه گیری و پایش نیز ممکن است از زمین، هوا یا فضا انجام شود. در این سخنرانی پس از مرور روشهای سنجش از دور نوری گرد و غبار، به بررسی چشمه های غبار موثر بر فلات ایران خواهیم پرداخت. در این بررسی از داده¬های اندازه گیری شده در ایستگاه سنجش از دور دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، و دانشگاه شیراز، داده های ماهواره ای و داده های زمینی استفاده شده است. در مرور روشهای اندازه گیری و نتایج به دست آمده دیده می شود که در چنین مطالعاتی برای دستیابی به مدلها و نتایج قابل اعتماد، همکاری نزدیک بین متخصصان در زمینه ها مختلف علوم هواشناسی، فیزیک، علوم زمین، اپتیک، دینامیک شاره ها، علوم رایانه و برنامه نویسی و بسیاری از شاخه های طراحی و مهندسی نیاز است. علاوه بر این استفاده از داده های تولید شده در شبکه های جهانی از سنجنده مختلف اجتناب ناپذیر است.حیمدرضا خالصی فرد
دانشکده فیزیک و پژوهشکده تغییر اقلیم و گرمایش زمین،
دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان
دفعات مشاهده: 2630 بار |
دفعات چاپ: 655 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر
