የናኖላሰሮች ጽንሰ-ሀሳብ እና ምደባ

ናኖላዘር እንደ ናኖዋይር ካሉ ናኖማቴሪያሎች የተሰራ እና በፎቶ ኤክስኬሽን ወይም በኤሌክትሪክ ማነቃቂያ ስር ሌዘርን ሊያመነጭ የሚችል የማይክሮ እና ናኖ መሳሪያ አይነት ነው። የዚህ ሌዘር መጠን ብዙውን ጊዜ በመቶዎች የሚቆጠሩ ማይክሮኖች ወይም በአስር ማይክሮኖች ብቻ ነው፣ እና ዲያሜትሩ እስከ ናኖሜትር ቅደም ተከተል ድረስ ነው፣ ይህም የወደፊቱ ቀጭን ፊልም ማሳያ፣ የተቀናጁ ኦፕቲክስ እና ሌሎች መስኮች አስፈላጊ አካል ነው።

የናኖሌዘር ምደባ፡

1. ናኖዋይር ሌዘር

እ.ኤ.አ. በ2001 በዩናይትድ ስቴትስ፣ በርክሌይ፣ የካሊፎርኒያ ዩኒቨርሲቲ ተመራማሪዎች በናኖኦፕቲክ ሽቦ ላይ ከሰው ፀጉር ርዝመት አንድ ሺህኛ ብቻ የሆነውን ትንሹን ሌዘር - ናኖላዘር - ፈጥረዋል። ይህ ሌዘር የአልትራቫዮሌት ሌዘርን ከማመንጨት ባለፈ ከሰማያዊ እስከ ጥልቅ አልትራቫዮሌት የሚደርሱ ሌዘሮችን እንዲያመነጭ ማስተካከልም ይችላል። ተመራማሪዎቹ ሌዘሩን ከንፁህ ዚንክ ኦክሳይድ ክሪስታሎች ለመፍጠር ኦሪየንትድ ኤፒፊቴሽን የሚባል መደበኛ ቴክኒክን ተጠቅመዋል። መጀመሪያ ላይ "የተለማመዱ" ናኖዋይሮችን አዘጋጁ፣ ማለትም ከ20nm እስከ 150nm ዲያሜትር እና 10,000nm ርዝመት ባለው የወርቅ ንብርብር ላይ ተፈጥረዋል። ከዚያም ተመራማሪዎቹ በናኖዋይሮች ውስጥ ንፁህ ዚንክ ኦክሳይድ ክሪስታሎችን በግሪን ሃውስ ስር በሌላ ሌዘር ሲያነቃቁ፣ ንፁህ ዚንክ ኦክሳይድ ክሪስታሎች 17nm የሞገድ ርዝመት ያለው ሌዘር አወጡ። እንደነዚህ ያሉት ናኖላዘሮች ኬሚካሎችን ለመለየት እና የኮምፒውተር ዲስኮችን እና የፎቶኒክ ኮምፒውተሮችን የመረጃ ማከማቻ አቅም ለማሻሻል ሊያገለግሉ ይችላሉ።

2. አልትራቫዮሌት ናኖላዘር

ማይክሮ-ሌዘር፣ ማይክሮ-ዲስክ ሌዘር፣ ማይክሮ-ሪንግ ሌዘር እና ኳንተም አቫላንቼ ሌዘር መምጣትን ተከትሎ፣ ኬሚስት ያንግ ፔይዶንግ እና በካሊፎርኒያ ዩኒቨርሲቲ፣ በርክሌይ የሚገኙ ባልደረቦቻቸው የክፍል ሙቀት ናኖላዘር ሠርተዋል። ይህ ዚንክ ኦክሳይድ ናኖላዘር ከ0.3nm በታች የሆነ የመስመር ስፋት እና 385nm የሞገድ ርዝመት ያለው ሌዘር በብርሃን ማነቃቂያ ስር ሊያመነጭ ይችላል፣ ይህም በዓለም ላይ ትንሹ ሌዘር እና ናኖቴክኖሎጂን በመጠቀም ከተመረቱት የመጀመሪያዎቹ ተግባራዊ መሳሪያዎች አንዱ እንደሆነ ይታሰባል። በልማት የመጀመሪያ ደረጃ ላይ ተመራማሪዎቹ ይህ የZnO ናኖላዘር ለማምረት ቀላል፣ ከፍተኛ ብሩህነት፣ ትንሽ መጠን ያለው እና አፈፃፀሙ ከGaN ሰማያዊ ሌዘር ጋር እኩል ወይም እንዲያውም የተሻለ እንደሆነ ተንብየዋል። ከፍተኛ ጥግግት ያላቸው ናኖዋይር ድርድሮችን የማድረግ ችሎታ ስላለው፣ የZnO ናኖላዘር በዛሬው የGaAs መሳሪያዎች የማይቻሉ ብዙ አፕሊኬሽኖችን ማስገባት ይችላል። እንደዚህ አይነት ሌዘርዎችን ለማሳደግ፣ የZnO ናኖዋይር የሚመረተው በጋዝ ትራንስፖርት ዘዴ ሲሆን ይህም የኤፒታክሲያል ክሪስታል እድገትን ያነሳሳል። በመጀመሪያ፣ የሳፕየር ንጣፍ በ1 nm ~ 3.5 nm ውፍረት ባለው የወርቅ ፊልም ሽፋን የተሸፈነ ሲሆን ከዚያም በአሉሚና ጀልባ ላይ ያስቀምጠዋል፣ ቁሱ እና ንጣፉ በአሞኒያ ፍሰት ውስጥ እስከ 880 ° ሴ ~ 905 ° ሴ ድረስ ይሞቃሉ፣ ከዚያም የZn እንፋሎት ወደ ንጣፉ ይወሰዳል። 2 μm ~ 10 μm ያላቸው ባለ ስድስት ጎን የመስቀል ክፍል ስፋት ያላቸው ናኖዋሮች በ2 ደቂቃ ~ 10 ደቂቃ የእድገት ሂደት ውስጥ ተፈጥረዋል። ተመራማሪዎቹ የZnO ናኖዋየር ከ20 nm እስከ 150 nm ዲያሜትር ያለው የተፈጥሮ የሌዘር ክፍተት እንደሚፈጥር እና አብዛኛው (95%) ዲያሜትሩ ከ70 nm እስከ 100 nm እንደሆነ አረጋግጠዋል። የናኖዋሮቹ የተነቃቃ ልቀት ለማጥናት ተመራማሪዎቹ ናሙናውን በግሪን ሃርሞኒክ ግሪን ሃርሞኒክ ውፅዓት በ Nd:YAG ሌዘር (266 nm የሞገድ ርዝመት፣ 3 ns የልብ ምት ስፋት) በማብራት በግሪን ሃርሞኒክ ውፅዓት በማብራት ላይ አድርገዋል። የልቀት ስፔክትረም ዝግመተ ለውጥ ወቅት፣ ብርሃኑ በፓምፕ ኃይል መጨመር ይደበዝዛል። ሌዚንግ የZnO ናኖዋይርን ገደብ (ወደ 40kW/ሴሜ) ሲያልፍ፣ ከፍተኛው ነጥብ በልቀት ስፔክትረም ውስጥ ይታያል። የእነዚህ ከፍተኛ ነጥቦች የመስመር ስፋት ከ0.3nm ያነሰ ሲሆን ይህም ከገደቡ በታች ካለው የልቀት ቨርቴክስ ካለው የመስመር ስፋት ከ1/50 ያነሰ ነው። እነዚህ ጠባብ የመስመር ስፋቶች እና የልቀት ጥንካሬ ፈጣን ጭማሪ ተመራማሪዎች በእነዚህ ናኖዋይሮች ውስጥ የተነቃቃ ልቀት በእርግጥ ይከሰታል ብለው እንዲደምሙ አድርጓቸዋል። ስለዚህ፣ ይህ ናኖዋይር ድርድር እንደ ተፈጥሯዊ ሬዞናተር ሆኖ ሊያገለግል እና በዚህም ተስማሚ የማይክሮ ሌዘር ምንጭ ሊሆን ይችላል። ተመራማሪዎቹ ይህ አጭር የሞገድ ርዝመት ናኖላዘር በኦፕቲካል ኮምፒውቲንግ፣ በመረጃ ማከማቻ እና በናኖናላይዘር መስኮች ጥቅም ላይ ሊውል እንደሚችል ያምናሉ።

3. የኳንተም ጉድጓድ ሌዘር

ከ2010 በፊት እና በኋላ፣ በሴሚኮንዳክተር ቺፕ ላይ የተቀረጸው የመስመር ስፋት 100 nm ወይም ከዚያ በታች ይደርሳል፣ እና በወረዳው ውስጥ የሚንቀሳቀሱ ጥቂት ኤሌክትሮኖች ብቻ ይኖራሉ፣ እና የኤሌክትሮን መጨመር እና መቀነስ በወረዳው አሠራር ላይ ትልቅ ተጽዕኖ ያሳድራል። ይህንን ችግር ለመፍታት የኳንተም ጉድጓድ ሌዘሮች ተወለዱ። በኳንተም ሜካኒክስ፣ የኤሌክትሮኖችን እንቅስቃሴ የሚገድብ እና እነሱን የሚለካ እምቅ መስክ የኳንተም ጉድጓድ ይባላል። ይህ የኳንተም ገደብ በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ንቁ ንብርብር ውስጥ የኳንተም የኃይል ደረጃዎችን ለመፍጠር ይጠቅማል፣ ስለዚህ በኢነርጂ ደረጃዎች መካከል ያለው የኤሌክትሮኒክስ ሽግግር የሌዘርን አስደሳች ጨረር ይቆጣጠራል፣ ይህም የኳንተም ጉድጓድ ሌዘር ነው። ሁለት የኳንተም ጉድጓድ ሌዘሮች አሉ፡ የኳንተም መስመር ሌዘሮች እና የኳንተም ነጥብ ሌዘሮች።

① የኳንተም መስመር ሌዘር

ሳይንቲስቶች ከባህላዊ ሌዘሮች በ1,000 እጥፍ የበለጠ ኃይለኛ የሆኑ የኳንተም ሽቦ ሌዘሮችን ፈጥረዋል፣ ይህም ፈጣን ኮምፒውተሮችን እና የመገናኛ መሳሪያዎችን ለመፍጠር ትልቅ እርምጃ ወስዷል። በፋይበር-ኦፕቲክ ኔትወርኮች በኩል የድምጽ፣ የቪዲዮ፣ የኢንተርኔት እና ሌሎች የመገናኛ መንገዶችን ፍጥነት ሊጨምር የሚችለው ሌዘር የተዘጋጀው በዬል ዩኒቨርሲቲ፣ በኒው ጀርሲ በሚገኘው ሉሰንት ቴክኖሎጂስ ቤል ላብስ እና በጀርመን ድሬስደን በሚገኘው የማክስ ፕላንክ የፊዚክስ ተቋም ሳይንቲስቶች ነው። እነዚህ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ሌዘሮች በመገናኛ መስመር ላይ በየ80 ኪ.ሜ (50 ማይል) የሚጫኑ ውድ የሆኑ ሪፔተርስ አስፈላጊነትን ይቀንሳሉ፣ እንደገናም በፋይበሩ ውስጥ ሲጓዙ ያነሰ ኃይለኛ የሌዘር ህዋሳትን ያመነጫሉ (ሪፔተርስ)።