97
қабаттардың қасиеттері реттелуде [53]. Үлкен ауданымен қарқынды матрица
өндірісінің экономикалық тиімділігін жоғарылату үшін синтез әдістері (су
ерітінділерін химиялық тазалау, біртіндеп басу, ортадан келтіру әдісі)
зерттелуде.
Жарық диодтары, лазерлер және терагерцті (10
12
) шағылдырғыштар.
Жартылай өткізгіш жарық диодтары (LED) осы уақытта жарық бергіштер,
мысалы, дисплейлерде, арнайы, жалпы және безендіру жарықтарында
шамшырақтарды орнына кеңінен қолдана бастады. LED үлкен аудан
панелінде және әртүрлі түрде жинақталуы мүмкін, кез келген түсті және
түстік температураны таңдауға мүмкіндік береді, ПӘК жоғары, қосу және
ажырату жылдамдығы тез, жұмыстық температура диапазоны кең (-20°С
85°С), қызмет көрсету ұзақтылығы 50 000 сағатқа дейін жетеді.
LED тиімділігін жоғарылатудың негізгі факторы генерация аймағынан
толық ішкі шағылысу, ішкі жұтуды азайту және жарықты контактілермен
тоқтату есебінде жарықтың ең үлкен шығуына жету болып табылады. LED
жарық эмиссиясының шығуын жоғарылату әдістеріне оптикалық
резонаторларды, брегг торларын жасау, LED ішкі және сыртқы беткейлерін
наноқұрылымдау,
микросфера,
микропирамида,
наностреженьдер,
микролинзалардың және фотонды кристалдардың реттелген қабатымен
қаптау және де беттік жалынды резонансты қолдану кіреді [54].
Квантты нүктелердегі (КН) лазерлер жоғары сипаттамалары бар,
өйткені КН энергетикалық спектрі атомарлыққа ұқсас және де КН жарықтың
жұтылуы мен шағылысуы жіңішке аймақтың күйінде тығыздылық жоғары
болғандықтан қарқынды болады. КН табалдырықты токпен жартылай
өткізгішті лазерлерді кәдімгі шамадан 2 есе төмен өзгермелі шағылысуды
~1 А/см
2
дейін генерациялау үшін жасайды.
Қосымша әсерлер КН 1D3D аса жоғары құрылымдар –
наноэлектроника және оптоэлектроника приборларының келесі сатысы үшін
жасалған жасанды кристалдарда ретті жинау кезінде пайда болады. КН
реттелген
массивін
алудың
технологиялық
әдістеріне
кернеулік
материалдардың өсуі кезіндегі кездейсоқ синтез, молекулярлық және
химиялық эпитаксиясы әдістерімен синтез, CVD, электронды және ионды-
сәуле литографиясы, атомды-қуатты микроскоп көмегімен синтез, химиялық
және электрхимиялық уландыру және т.б. әдістер кіреді.
Спектроскопия мен ақпаратты беруге маңызды 1.96 микронды ИК-
диапазонда 70% дейінгі тиімділігімен және 1 ГВт ең жоғарғы қуаттылы-
ғымен лазерлер дайындауға арналған өтпелі металдар атомдарымен
қосындыланған A
2
B
6
(ZnSe, ZnS, CdSe, CdS, ZnTe) материалдары және
(CdMnTe, CdZnTe, ZnSSe) үштік ерітінділер өңделді.
(10
12
) терагерцті жиілікте жинақы, қайта орындалатын және когерентті
желістерді өңдеу өзекті. Толқын ұзындығы 0.033 мм сәйкес келетін
диапазон СВЧ және ИК диапазондарының арасында орналасқан. Терагерцті
сәулелердің жеңіл материалдар арқылы өтуінің арқасында мұндай желістер
сканирлеу жүйелерінде, медицина томографиясында, материалдардың
98
сапасын бақылау жүйесінде қолданыс табады. Сәулелердің терагерцті
желісін жасау үшін екіөлшемді плазмондарды және жартылай өткізгішті
нано-гетерқұрылымдарды қолданудың болашағы бар. Бір чипті плазмонды
ТГц-желістің қуаттылығы сынап шамшыраққа қарағанда 30 есеге аз, бірақ
үш ретке төмен энергияны жұмсайды. Сондықтан алдағы уақытта сәуле
қуатын тұтынушының қажетті қуатын сақтаумен бірнеше ретке
жоғарылатуға болады.
Молекулярлы электроника және органикалық жартылай өткізгіштер.
Биоэлектроника және биофотоника жылдам дамитын аймақ болып
табылады. Биоэлектрондық қондырғыларды жасау үшін зерттелген
белоктардың ішінде көбінесе бактериородопсин (жарық энергиясын
химиялыққа айналдыратын белок) және бактериялық фотосинтетикалық
реакциялық орталықтар көңіл бөлінеді. Бактериородопсин специфика
болмағанда жарық жинау жүйесін өсімдігі үшін өсімдіктегі оның
тиімділігінің 5% салыстырғанда, күн сәулесінің тек 0.1-0.5% қолдануға
мүмкіндік береді. Биожүйемен жанасқан жартылай өткізгіштер мен
металдық нанобөлшектерді қолданумен нано-биотехнологиялық жақындау
жарық сезімтал белок әлеуетін жоғарылатуы мүмкін. Бүгінгі фототок мәні
0.4 мкА/см
2
жетті, бірақ даму қоры әлі де көп.
Органикалық жартылай өткізгіштердегі жақсы құрылым олардың
әртүрлі салаларда қолданылуына мүмкіндік береді. Оларды біртіндеп басу
жолымен жасауға болады, бұл кең масштабты өндіріс үшін тиімді болып
табылады. Органикалық жарық диодтарындағы (OLED) қарқынды дисплей
өндірісі осы уақытта өнеркәсіп деңгейіне шықты, майысқыш және мөлдір
дисплейдің прототиптері жасалды. OLED тиімділігі органикалық емес
жартылай өткізгіштердегі LED тиімділігімен салыстыруға келеді, бірақ
фотонды жоғалу және экситондардың тоқтатылуы осы кезге дейін OLED
тиімділігін және мөлдірлігін шектейді.
Жартылай өткізгіш датчиктер және сенсорлар. Наноқұрылымдар
аналитика аймағында және биомолекулярлық тану және сепарацияға
арналған аса сезімтал сенсорларды жасау кезінде мүмкіндіктері зор.
Сенсорлардың сезімталдығы беткейді көлемге үлкен қатынасы бар,
металдық нанобөлшектерді қосындылауды, функционализациялауды қолда-
нумен 1D-архитектураны қолдану кезінде жақсаруы мүмкін. Мысалы,
этанол, көміртегі моно-оксид буы, сутегі, ацетон метаны және т.б. жоғары
сезімталдығымен TiO
2
газды датчиктер әртүрлі салаларда кеңінен қолданыс
тапты: биомедицина, химия, қоршаған ортаны қорғау, тағам өнімдері және
т.б.
Термоэлектрлік және пьезоэлектрлік генераторлар. Термоэлектрлік
тиімділік материалдың жылу өткізгіштігі төмендегенде жоғарылайтыны
белгілі. Наножіптердің термоэлектрлік тиімділігі фонондардың беттік
шашырауы есебінен көлемдік материалдармен салыстырғанда айтарлықтай
жоғары. Сондықтан 1D құрылым термогенераторлар үшін тиімді. 2020 нм
өлшемді кремнийлі 1D наножіптердің көлемдік материалдарға қарағанда 100
Достарыңызбен бөлісу: |
