پژوهشگران فناوری جدیدی برای دوپینگ نانوکریستال‌های نیمه‌رسانا توسعه داده‌اند که عملکرد این مواد را برای استفاده در دستگاه‌های پیشرفته الکترونیکی بهبود می‌بخشد.
به گزارش خبرنگار علمی برنا به نقل از ساینس دیلی، با کنترل فرآیند دوپینگ در مراحل ابتدایی رشد نانوکریستال‌ها، این تیم راه‌حلی امیدوارکننده برای مشکلات کارایی طولانی‌مدت ارائه کرده و امکان‌های جدیدی را برای نسل آینده دستگاه‌های اپتوالکترونیکی باز کرده است.
پیشرفت در فناوری نیمه‌رسانا
جی‌وونگ یانگ و تیم تحقیقاتی او از گروه علوم و مهندسی انرژی در مؤسسه فناوری علم و فناوری دگو گیونگ‌بوک (DGIST)، روشی نوآورانه برای کنترل دوپینگ در مرحله هسته‌ای (بذر) رشد نانوکریستال‌های نیمه‌رسانا ابداع کرده‌اند. این نوآوری، عملکرد نانوکریستال‌ها را بهبود می‌بخشد و چالش‌های مهم در این حوزه را برطرف می‌کند.
این پژوهش که با همکاری تیم استفان رینج از دانشگاه کره انجام شد، نشان داد که فرآیند‌ها و مکان‌های دوپینگ بر اساس نوع عنصر دوپینگ (دوپانت) متفاوت هستند. این فناوری پیشرفته پتانسیل تغییر در الکترونیک مدرن را دارد و می‌تواند در دستگاه‌های پیشرفته‌ای مانند نمایشگر‌ها و ترانزیستورها مورد استفاده قرار گیرد.
پیشرفت‌ها در دوپینگ نیمه‌رسانا‌های نانومقیاس
با توسعه سریع فناوری‌های پیشرفته در سال‌های اخیر، مانند نمایشگر‌ها و ترانزیستورها، علاقه به فناوری‌هایی که بتوانند دوپینگ در نیمه‌رسانا‌های نانومقیاس را به‌طور دقیق کنترل کنند افزایش یافته است. به‌ویژه، نانوکریستال‌های مبتنی بر نیمه‌رسانا‌های گروه II-VI به دلیل ویژگی‌های نوری و الکتریکی برجسته مورد توجه زیادی قرار گرفته‌اند.
دوپینگ نقش مهمی در فناوری نیمه‌رسانا دارد، اما مشکل کارایی پایین دوپینگ در نیمه‌رسانا‌های کوچک مانند نانوکریستال‌ها همچنان وجود دارد. این مشکل به دلیل جذب سطحی دوپانت‌ها در طی فرآیند رشد نیمه‌رسانا ایجاد می‌شود که از نفوذ آنها به داخل ساختار جلوگیری می‌کند. در این راستا، تیم تحقیقاتی پروفسور یانگ روش دوپینگ کنترل‌شده در مرحله نانوخوشه (nanocluster) را توسعه داده‌اند که مرحله‌ای پیش از رشد نانوکریستال‌ها است. با این تکنیک، دوپینگ در نانوکریستال‌های نیمه‌رسانای ZnSe به‌طور پایدار و دقیق انجام شده و دلایل تفاوت در فرآیند‌ها و مکان‌های دوپینگ بر اساس نوع دوپانت شناسایی شده است.
کاربرد‌های زیست‌محیطی و عملی
اگرچه مطالعات پیشین دوپینگ نانوکریستال‌های نیمه‌رسانای گروه II-VI عمدتاً از CdSe، یک فلز سنگین، استفاده کرده‌اند، اما Cd به دلیل اثرات مضر برای محیط زیست و پایداری ضعیف مناسب نیست. این مطالعه فناوری‌ای توسعه داده است که بدون استفاده از فلزات سنگین، در نانوکریستال‌ها کاربرد دارد و ضمن ارائه پتانسیل‌های کاربردی، نگرانی‌های زیست‌محیطی را نیز برطرف کرده است. علاوه بر این، این فناوری قابلیت کاربرد در انواع دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله نمایشگر‌ها و ترانزیستورها را نشان داده است.
یانگ اظهار داشت: «این پژوهش به ما امکان داد تا فناوری کنترل دوپینگ در نانوکریستال‌ها را به‌صورت سیستماتیک توسعه دهیم. یافته‌ها نه‌تن‌ها به‌عنوان داده‌های پایه‌ای مهم برای طراحی و ساخت دستگاه‌های اپتوالکترونیکی، مانند نمایشگر‌ها و ترانزیستور‌های نسل جدید، عمل خواهند کرد، بلکه امکان‌های جدیدی را برای طراحی دستگاه‌های نوآورانه از طریق فناوری کنترل دقیق دوپینگ باز می‌کنند.»
این پژوهش که با حمایت پروژه تحقیقات نوین بنیاد ملی تحقیقات کره، پروژه بین‌المللی توسعه فناوری کره-آمریکا وزارت تجارت، صنعت و انرژی کره و مؤسسه حسگر DGIST تأمین مالی شده بود، در ژانویه ۲۰۲۵ در مجله معتبر Small Science، یکی از برجسته‌ترین نشریات در حوزه علوم مواد، منتشر شد.
انتهای پیام/