تبلیغات
نانوتکنولوژی - سرد شدن الکترون‌های داغ گرافن از طریق ابربرخورد
دوشنبه 14 اسفند 1391  09:29 ب.ظ    ویرایش: - -
نوع مطلب: نانو تکنولوژی ،

نتایج تحقیقات یک تیم تحقیقاتی در موسسه کاولی دانشگاه کرنل آمریکا نشان می‌دهد الکترون‌های داغ درون گرافن در اثر فرآیندی موسوم به ابربرخورد می‌تواند سرد شود. این یافته نظری می‌تواند برای تولید ادوات الکترونیکی گرافنی مورد استفاده قرارگیرد.


نتایج تحقیقات یک تیم تحقیقاتی در موسسه کاولی دانشگاه کرنل آمریکا نشان می‌دهد الکترون‌های داغ درون گرافن در اثر فرآیندی موسوم به ابربرخورد می‌تواند سرد شود. این یافته نظری می‌تواند برای تولید ادوات الکترونیکی گرافنی مورد استفاده قرارگیرد.

الکترون‌های داغ الکترون‌های برانگیخته‌ای هستند که برای سرد شدن و رسیدن به دمای محیط فونون نشر می‌کنند. مکانیسم چگونگی از دست رفتن انرژی این الکترون‌ها که مستقیما به فونون تبدیل می‌شود برای تولید ادوات الکترونیکی اهمیت زیادی دارد. آزمایشات اخیری که مت گراهام و همکارانش انجام دادند زیربنایی شد برای یک نظریه جدید که برمبنای آن الکترون‌ها در گرافن علاوه‌بر مسیر ابربرخورد، از مسیر دیگری نیز سرد می‌شوند. محققان معتقدند که الکترون‌ها از طریق وجود نقص‌ها یا بی‌نظمی‌های ساختاری در شبکه بلور نیز می‌توانند خنک شوند. در واقع در اثر وجود نقص ساختاری، انتقال ممنتوم در آنها اتفاق افتاده و الکترون‌ها خیلی سریع‌تر از شرایطی که گرافن دارای بلور کامل باشد سرد می‌شوند.

filereader.php?p1=main_65c2c70b855889b71

محققان با اندازه‌گیری‌های انجام شده در شناساگرهای نوری دارای اتصال گرافنی p-n به این نتیجه رسیدند. آنها با استفاده از لیزر کوتاه و سریع 100 فمتوثانیه‌ای این سیستم را گرم کرده و خنک شدن الکترون‌ها را در آن مورد مطالعه قرار دادند. در این آزمایشات جریان تولید شده در اثرتابش نور به صورت یک دماسنج عمل می‌کند که دمای الکترون‌ها در نزدیک سطح فرمی را نشان می‌دهد.

گراهام می گوید با گرم کردن محل اتصال با یک لیزر پالسی اولیه و سپس یک لیزر پالسی ثانویه که 100 فمتوثانیه به طول می‌انجامد می‌توان دمای محل تماس را در کمتر از یک پیکوثانیه و با دقت چند کلوین اندازه‌گیری کرد. نتایج پژوهش‌های ما نشان داد که نرخ افت دمای الکترون‌ها به خوبی با مدل ابربرخورد که در سال 2012 توسط گروه جاستین سانگ در MIT ارائه شده بود هم‌خوانی دارد.

نتایج این پژوهش و پیش بینی‌های انجام شده در MIT با آنچه که محققان پیش از این درباره گرافن پیش‌بینی می‌کردند تفاوت آشکاری دارد. بر طبق نتایج این پژوهش از طریق یک فرآیند آرامیدگی آهسته، الکترون‌ها سرد می‌شوند. همچنین فرآیند ابربرخورد، مکانیسم غالب در آرامیدگی الکترون است.

توسعه بیشتر ادوات گرافنی از شناساگرهای نوری گرفته تا ترانزیستورهای اثرمیدان وابسته به یک مدل دقیق برای سرد شدن الکترون‌های داغ است. این تحقیق می‌تواند قدم‌های تازه‌ای در مسیر تحقق این مدل باشد. نتایج این پژوهش در نشریه Nature Physics به چاپ رسیده است.

   


نظرات()   

نانوتکنولوژی