จุดควอนตัมที่เรียงกันเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูง – Physics World

ส่วนประกอบของควอนตัมดอทมักจะไม่เป็นระเบียบ แต่เมื่อส่วนหน้าของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์เล็กๆ เหล่านี้วางเรียงกันเหมือนทหารในขบวนพาเหรด สิ่งแปลกๆ ก็เกิดขึ้น จุดเหล่านี้นำไฟฟ้าได้ดีมาก นี่คือการค้นพบของนักวิจัยที่ RIKEN Center for Emergent Matter Science ประเทศญี่ปุ่นซึ่งกล่าวว่า "ซูเปอร์แลตทิซ" กึ่งสองมิติของควอนตัมดอทที่เรียงลำดับเหล่านี้จะทำให้สามารถพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

จุดควอนตัมเป็นโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ที่จำกัดอิเล็กตรอนในมิติเชิงพื้นที่ทั้งสาม การจำกัดนี้หมายความว่าควอนตัมดอทมีพฤติกรรมบางอย่างเช่นอนุภาคควอนตัมเดี่ยว แม้ว่าพวกมันจะประกอบด้วยอะตอมนับพันและวัดได้กว้างถึง 50 นาโนเมตร ด้วยคุณสมบัติที่คล้ายอนุภาค ควอนตัมดอทจึงถูกนำมาใช้ในแอพพลิเคชั่นออปโตอิเล็กทรอนิกส์มากมาย รวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์ ระบบสร้างภาพทางชีวภาพ และจอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์

อย่างไรก็ตามมีอุปสรรค์ ความไม่เป็นระเบียบทั่วไปของชุดประกอบควอนตัมดอทหมายความว่าตัวพาประจุไม่ไหลผ่านพวกมันอย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้ทำให้การนำไฟฟ้าของพวกเขาไม่ดี และเทคนิคมาตรฐานในการแนะนำคำสั่งไม่ได้ช่วยอะไรมากนัก “แม้ว่าจะสามารถปรับปรุงลำดับการประกอบได้ แต่เราพบว่ายังไม่เพียงพอ” กล่าว สะเตรีย ซุลการันต์ บิสรีซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาของ RIKEN และปัจจุบันเป็นรองศาสตราจารย์ที่ มหาวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีโตเกียว.

รูปลักษณ์ใหม่ของควอนตัมดอท

Bisri อธิบายว่าเพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าของควอนตัมดอท เราจำเป็นต้องดูพวกมันในวิธีที่ต่างออกไป ไม่ใช่วัตถุทรงกลมอย่างที่เป็นอยู่ในขณะนี้ แต่ให้มองเป็นก้อนสสารที่มีคุณสมบัติเฉพาะทางผลึกศาสตร์ที่สืบทอดมาจากโครงสร้างผลึกแบบผสมของพวกมัน . “การวางแนวที่เหมือนกันของจุดควอนตัมก็มีความสำคัญเช่นกัน” เขากล่าว “การทำความเข้าใจสิ่งนี้ทำให้เราสามารถกำหนดวิธีการควบคุมการประกอบควอนตัมดอทโดยการปรับปฏิสัมพันธ์ระหว่างแง่มุมของควอนตัมดอทที่อยู่ใกล้เคียง”

นักวิจัยสร้างควอนตัมดอทแอสเซมบลีหรือซูเปอร์แลตทิกส์ โดยสร้างสิ่งที่เรียกว่าฟิล์มแลงเมียร์ Bisri อธิบายกระบวนการนี้ว่าเหมือนกับการหยดน้ำมันลงบนผิวน้ำแล้วปล่อยให้มันกระจายเป็นชั้นบางๆ ในการทดลองของพวกเขา "น้ำมัน" คือจุดควอนตัมดอท ในขณะที่ "น้ำ" เป็นตัวทำละลายที่ช่วยให้จุดต่างๆ

“คุณสมบัติที่ดีของ superlattice ชั้นเดียวนี้คือลำดับขนาดใหญ่และการวางแนวที่สอดคล้องกันของบล็อกการสร้างควอนตัมดอทช่วยลดความผิดปกติด้านพลังงานตลอดการประกอบ” Bisri กล่าว โลกฟิสิกส์. “สิ่งนี้ช่วยให้สามารถควบคุมคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของจุดต่าง ๆ ได้แม่นยำยิ่งขึ้น”

นักวิจัยของ RIKEN พบว่าสามารถทำให้ระบบนำไฟฟ้าได้มากกว่าการประกอบควอนตัมดอทที่ไม่ได้เชื่อมต่อด้วยวิธีนี้ถึงล้านเท่า Bisri อธิบายว่าการนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นนี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มระดับสารกระตุ้นประจุไฟฟ้าในระบบ ด้วยสารกระตุ้นที่สูงขึ้นนี้ การขนส่งประจุจากจุดควอนตัมจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งจะไม่ถูกควบคุมโดยกระบวนการขนส่งแบบกระโดดอีกต่อไป (เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในฉนวน) แต่โดยกลไกการขนส่งแบบแยกส่วนผ่านมินิแบนด์อิเล็กทรอนิกส์ – “เช่นเดียวกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นในวัสดุโลหะ ” บิสรีกล่าว

ความสมมาตรของรูอิเล็กตรอนในจุดควอนตัมแสดงถึงสัญญาสำหรับการคำนวณด้วยควอนตัม

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

การนำไฟฟ้าสูงและพฤติกรรมของโลหะในจุดควอนตัมคอลลอยด์ของเซมิคอนดักเตอร์อาจนำมาซึ่งข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถพัฒนาทรานซิสเตอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ เทอร์โมอิเล็กทริก จอแสดงผล และเซ็นเซอร์ (รวมถึงตัวตรวจจับแสง) ได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้วัสดุเพื่อตรวจสอบปรากฏการณ์ทางกายภาพพื้นฐาน เช่น สถานะที่สัมพันธ์กันอย่างมากและสถานะทอพอโลยี

ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะศึกษาสารประกอบควอนตัมดอทอื่นๆ “เรายังต้องการที่จะบรรลุพฤติกรรมของโลหะที่คล้ายคลึงกันหรือดียิ่งขึ้นโดยใช้วิธีการอื่นนอกเหนือจากการใช้สารกระตุ้นสนามไฟฟ้า” Bisri เผย

พวกเขาให้รายละเอียดเกี่ยวกับงานปัจจุบันของพวกเขาใน การสื่อสารธรรมชาติ.

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. ยานยนต์ / EVs, คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• BlockOffsets การปรับปรุงการเป็นเจ้าของออฟเซ็ตด้านสิ่งแวดล้อมให้ทันสมัย เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/lined-up-quantum-dots-become-highly-conductive/