නැනෝලේසර් සංකල්පය සහ වර්ගීකරණය

නැනෝලේසර් යනු ක්ෂුද්‍ර සහ නැනෝ උපාංගයක් වන අතර එය නැනෝ වයර් වැනි නැනෝ ද්‍රව්‍ය වලින් අනුනාදකයක් ලෙස සාදා ඇති අතර ඡායාරූප උද්දීපනය හෝ විද්‍යුත් උද්දීපනය යටතේ ලේසර් විමෝචනය කළ හැකිය. මෙම ලේසරයේ ප්‍රමාණය බොහෝ විට මයික්‍රෝන සිය ගණනක් හෝ මයික්‍රෝන දස දහස් ගණනක් පමණක් වන අතර විෂ්කම්භය නැනෝමීටර අනුපිළිවෙල දක්වා වන අතර එය අනාගත තුනී පටල සංදර්ශකය, ඒකාබද්ධ දෘෂ්ටි විද්‍යාව සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්‍රවල වැදගත් කොටසකි.

නැනෝලේසර් වර්ගීකරණය:

1. නැනෝ වයර් ලේසර්

2001 දී, එක්සත් ජනපදයේ බර්ක්ලි හි කැලිෆෝනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ පර්යේෂකයින් විසින් ලොව කුඩාම ලේසර් - නැනෝලේසර් - මිනිස් කෙස් ගසක දිගින් දහසෙන් එකක් පමණක් වන නැනෝඔප්ටික් වයර් මත නිර්මාණය කරන ලදී. මෙම ලේසර් පාරජම්බුල ලේසර් විමෝචනය කරනවා පමණක් නොව, නිල් සිට ගැඹුරු පාරජම්බුල දක්වා ලේසර් විමෝචනය කිරීමටද සුසර කළ හැකිය. පිරිසිදු සින්ක් ඔක්සයිඩ් ස්ඵටික වලින් ලේසර් නිර්මාණය කිරීම සඳහා පර්යේෂකයන් දිශානත එපිෆයිටේෂන් නම් සම්මත තාක්ෂණයක් භාවිතා කළහ. ඔවුන් මුලින්ම නැනෝ වයර් "සංස්කෘතික" කළහ, එනම්, 20nm සිට 150nm දක්වා විෂ්කම්භයක් සහ 10,000nm පිරිසිදු සින්ක් ඔක්සයිඩ් වයර් දිගකින් යුත් රන් තට්ටුවක් මත සාදන ලදී. ඉන්පසු, පර්යේෂකයන් හරිතාගාර යටතේ තවත් ලේසර් සමඟ නැනෝ වයර්වල පිරිසිදු සින්ක් ඔක්සයිඩ් ස්ඵටික සක්‍රිය කළ විට, පිරිසිදු සින්ක් ඔක්සයිඩ් ස්ඵටික 17nm තරංග ආයාමයක් සහිත ලේසර් විමෝචනය කළේය. එවැනි නැනෝලේසර් අවසානයේ රසායනික ද්‍රව්‍ය හඳුනා ගැනීමට සහ පරිගණක තැටි සහ ෆෝටෝනික් පරිගණකවල තොරතුරු ගබඩා කිරීමේ ධාරිතාව වැඩි දියුණු කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය.

2. පාරජම්බුල නැනෝලේසර්

ක්ෂුද්‍ර-ලේසර්, ක්ෂුද්‍ර-තැටි ලේසර්, ක්ෂුද්‍ර-මුදු ලේසර් සහ ක්වොන්ටම් හිම කුණාටු ලේසර් පැමිණීමෙන් පසුව, බර්ක්ලි හි කැලිෆෝනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ රසායන විද්‍යාඥ යැං පීඩොං සහ ඔහුගේ සගයන් කාමර උෂ්ණත්ව නැනෝලේසර් සෑදූහ. මෙම සින්ක් ඔක්සයිඩ් නැනෝලේසරයට 0.3nm ට අඩු රේඛීය පළලක් සහ ආලෝක උද්දීපනයක් යටතේ 385nm තරංග ආයාමයක් සහිත ලේසර් විමෝචනය කළ හැකි අතර එය ලොව කුඩාම ලේසර් ලෙස සැලකෙන අතර නැනෝ තාක්‍ෂණය භාවිතයෙන් නිෂ්පාදනය කරන ලද පළමු ප්‍රායෝගික උපාංගවලින් එකකි. සංවර්ධනයේ ආරම්භක අවධියේදී, පර්යේෂකයන් අනාවැකි පළ කළේ මෙම ZnO නැනෝලේසර් නිෂ්පාදනය කිරීමට පහසු, ඉහළ දීප්තිය, කුඩා ප්‍රමාණය සහ කාර්ය සාධනය GaN නිල් ලේසර් වලට සමාන හෝ ඊටත් වඩා හොඳ බවයි. ඉහළ ඝනත්ව නැනෝ වයර් අරා සෑදීමේ හැකියාව නිසා, ZnO නැනෝලේසර්වලට අද GaAs උපාංග සමඟ කළ නොහැකි බොහෝ යෙදුම් වලට ඇතුළු විය හැකිය. එවැනි ලේසර් වර්ධනය කිරීම සඳහා, ZnO නැනෝවයරය වායු ප්‍රවාහන ක්‍රමය මගින් සංස්ලේෂණය කරනු ලබන අතර එය එපිටැක්සියල් ස්ඵටික වර්ධනය උත්ප්‍රේරණය කරයි. පළමුව, නිල් මැණික් උපස්ථරය 1 nm~3.5nm ඝන රන් පටලයකින් ආලේප කර, පසුව එය ඇලුමිනා බෝට්ටුවක් මත තබා, ද්‍රව්‍යය සහ උපස්ථරය ඇමෝනියා ප්‍රවාහයේදී 880 ° C ~905 ° C දක්වා රත් කර Zn වාෂ්ප නිපදවයි, ඉන්පසු Zn වාෂ්ප උපස්ථරයට ප්‍රවාහනය කෙරේ. ෂඩාස්‍රාකාර හරස්කඩ ප්‍රදේශයක් සහිත 2μm~10μm නැනෝ වයර් 2min~10min වර්ධන ක්‍රියාවලියේදී ජනනය විය. ZnO නැනෝ වයර් 20nm සිට 150nm දක්වා විෂ්කම්භයක් සහිත ස්වාභාවික ලේසර් කුහරයක් සාදන බවත්, එහි විෂ්කම්භයෙන් වැඩි කොටසක් (95%) 70nm සිට 100nm දක්වා බවත් පර්යේෂකයෝ සොයා ගත්හ. නැනෝ වයර්වල උත්තේජනය කරන ලද විමෝචනය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, පර්යේෂකයෝ Nd:YAG ලේසර් (266nm තරංග ආයාමය, 3ns ස්පන්දන පළල) සිව්වන හාර්මොනික් ප්‍රතිදානය සහිත හරිතාගාරයක නියැදිය දෘශ්‍යමය වශයෙන් පොම්ප කළහ. විමෝචන වර්ණාවලියේ පරිණාමය අතරතුර, පොම්ප බලය වැඩි වීමත් සමඟ ආලෝකය අඩු වේ. ලේසිං ZnO නැනෝවයර් (40kW/cm පමණ) සීමාව ඉක්මවා ගිය විට, ඉහළම ලක්ෂ්‍යය විමෝචන වර්ණාවලියේ දිස්වනු ඇත. මෙම ඉහළම ලක්ෂ්‍යවල රේඛා පළල 0.3nm ට වඩා අඩු වන අතර එය එළිපත්තට පහළින් ඇති විමෝචන ශීර්ෂයේ සිට රේඛා පළලට වඩා 1/50 ට වඩා අඩුය. මෙම පටු රේඛා පළල සහ විමෝචන තීව්‍රතාවයේ වේගවත් වැඩිවීම් නිසා පර්යේෂකයන් නිගමනය කළේ මෙම නැනෝවයර්වල උත්තේජනය කරන ලද විමෝචනය සැබවින්ම සිදුවන බවයි. එමනිසා, මෙම නැනෝවයර් අරාව ස්වභාවික අනුනාදකයක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකි අතර එමඟින් කදිම ක්ෂුද්‍ර ලේසර් ප්‍රභවයක් බවට පත්විය හැකිය. මෙම කෙටි තරංග ආයාම නැනෝලේසර් දෘශ්‍ය පරිගණකකරණය, තොරතුරු ගබඩා කිරීම සහ නැනෝ විශ්ලේෂකය යන ක්ෂේත්‍රවල භාවිතා කළ හැකි බව පර්යේෂකයෝ විශ්වාස කරති.

3. ක්වොන්ටම් ළිං ලේසර්

2010 ට පෙර සහ පසු, අර්ධ සන්නායක චිපයේ කැටයම් කර ඇති රේඛා පළල 100nm හෝ ඊට අඩු වන අතර, පරිපථයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන කිහිපයක් පමණක් චලනය වන අතර, ඉලෙක්ට්‍රෝනයක වැඩිවීම සහ අඩුවීම පරිපථයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට විශාල බලපෑමක් ඇති කරයි. මෙම ගැටළුව විසඳීම සඳහා, ක්වොන්ටම් ළිං ලේසර් බිහි විය. ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේදී, ඉලෙක්ට්‍රෝන චලිතය සීමා කරන සහ ඒවා ප්‍රමාණනය කරන විභව ක්ෂේත්‍රයක් ක්වොන්ටම් ළිඳක් ලෙස හැඳින්වේ. අර්ධ සන්නායක ලේසර්හි ක්‍රියාකාරී ස්ථරයේ ක්වොන්ටම් ශක්ති මට්ටම් සෑදීමට මෙම ක්වොන්ටම් සීමාව භාවිතා කරයි, එවිට ශක්ති මට්ටම් අතර ඉලෙක්ට්‍රොනික සංක්‍රාන්තිය ක්වොන්ටම් ළිං ලේසර් වන ලේසර්හි උද්යෝගිමත් විකිරණය ආධිපත්‍යය දරයි. ක්වොන්ටම් ළිං ලේසර් වර්ග දෙකක් තිබේ: ක්වොන්ටම් රේඛා ලේසර් සහ ක්වොන්ටම් තිත් ලේසර්.

① ක්වොන්ටම් රේඛා ලේසර්

සාම්ප්‍රදායික ලේසර් වලට වඩා 1,000 ගුණයකින් බලවත් ක්වොන්ටම් වයර් ලේසර් විද්‍යාඥයින් විසින් නිපදවා ඇති අතර, වේගවත් පරිගණක සහ සන්නිවේදන උපාංග නිර්මාණය කිරීම සඳහා විශාල පියවරක් තබයි. ෆයිබර්-ඔප්ටික් ජාල හරහා ශ්‍රව්‍ය, දෘශ්‍ය, අන්තර්ජාල සහ අනෙකුත් සන්නිවේදන ක්‍රමවල වේගය වැඩි කළ හැකි ලේසර්, යේල් විශ්ව විද්‍යාලයේ, නිව් ජර්සි හි ලුසෙන්ට් ටෙක්නොලොජීස් බෙල් LABS සහ ජර්මනියේ ඩ්‍රෙස්ඩන් හි මැක්ස් ප්ලාන්ක් භෞතික විද්‍යා ආයතනයේ විද්‍යාඥයින් විසින් සංවර්ධනය කරන ලදී. මෙම ඉහළ බලැති ලේසර් මගින් සන්නිවේදන මාර්ගය ඔස්සේ සෑම කිලෝමීටර 80 කට වරක් (සැතපුම් 50) ස්ථාපනය කරන මිල අධික රිපීටර් සඳහා අවශ්‍යතාවය අඩු කරනු ඇති අතර, ඒවා තන්තු (රිපීටර්) හරහා ගමන් කරන විට අඩු තීව්‍රතාවයකින් යුත් ලේසර් ස්පන්දන නැවත නිපදවයි.