توسعه نسل جدیدی از آشکارسازهای نوری

به گزارش هیچ یک از مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری، حامد فیاض روحی در رساله دکتری خود با راهنمایی حسین محمودی چناری در دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان، پژوهشی با عنوان «تهیه نانوفیبرهای بر پایه MoS₂/PVA با استفاده از تکنیک الکتروریسی: مطالعه مشخصه‌یابی و کاربرد در فتودیود» انجام داده است.

فیاض روحی با اشاره به اهمیت توسعه مواد نوین در ساخت ادوات اپتوالکترونیکی گفت: هدف این پژوهش، تولید نانوفیبرهای کامپوزیتی بر پایه دی‌سولفید مولیبدن (MoS₂) و پلی‌وینیل الکل (PVA) و بررسی قابلیت استفاده از آن‌ها در ساخت فتودیودهای با عملکرد مناسب بود.

وی با تشریح مراحل ساخت این نانوفیبرها افزود: در بخش نخست پژوهش، ابتدا محلول دی‌سولفید مولیبدن و محلول پلی‌وینیل الکل به‌طور جداگانه تهیه و پس از آماده‌سازی، با نسبت مشخص با یکدیگر ترکیب شدند. سپس این محلول با استفاده از روش الکتروریسی و تحت شرایط کنترل‌شده شامل ولتاژ، فاصله ریسندگی و نرخ تغذیه مناسب به نانوفیبر تبدیل شد. در ادامه نیز نمونه‌های تولیدشده پس از خشک‌سازی، برای انجام آزمون‌های مشخصه‌یابی مورد بررسی قرار گرفتند.

این پژوهشگر با اشاره به بخش کاربردی این مطالعه اظهار کرد: در مرحله دوم، از نانوفیبرهای تولیدشده به‌عنوان لایه جاذب نور در ساخت فتودیودهای مبتنی بر دی‌سولفید مولیبدن استفاده شد. این لایه‌ها به روش الکتروریسی روی زیرلایه سیلیکونی نوع P قرار گرفتند و برای ایجاد اتصالات الکتریکی، از لایه آلومینیوم به‌عنوان اتصال اهمی و لایه طلا به‌عنوان اتصال شاتکی بهره گرفته شد.

وی ادامه داد: برای ارزیابی عملکرد این فتودیودها، پارامترهای الکتریکی با استفاده از مشخصه‌های جریان-ولتاژ (I-V) و ظرفیت-ولتاژ (C-V) و بر پایه نظریه گسیل گرمایونی مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه، پارامترهایی نظیر ضریب ایده‌آل، ارتفاع سد پتانسیل، نسبت یکسوسازی، ظرفیت پیوند و همچنین مکانیسم‌های هدایت جریان محاسبه و تحلیل شدند.

فیاض روحی افزود: علاوه‌بر این، شاخص‌های عملکردی فتودیود شامل نسبت روشن/خاموش (On/Off)، پاسخ‌دهی نوری، توان معادل نویز و قدرت آشکارسازی نیز اندازه‌گیری شد تا قابلیت این ساختار برای کاربرد در حسگرها و تجهیزات نوری ارزیابی شود.

نتایج این پژوهش تاکنون در قالب دو مقاله علمی یکی با محوریت ساخت و مشخصه‌یابی ساختاری و مورفولوژیکی نانوفیبرهای کامپوزیتی MoS₂/PVA، و دیگری با تمرکز بر عملکرد فتودیود خودتوان ساخته‌شده بر پایه این نانوفیبرها در پاسخ به طیف گسترده‌ای از طول‌موج‌های نوری، از فرابنفش تا مادون‌قرمز منتشر شده‌است. بر اساس نتایج این مقالات، این ساختار علاوه بر حساسیت نوری بالا، از پایداری قابل‌توجهی در برابر شرایط محیطی نیز برخوردار بوده است.

وی در پایان خاطرنشان کرد: نتایج این پژوهش نشان می‌دهد نانوفیبرهای کامپوزیتی MoS₂/PVA تولیدشده به روش الکتروریسی، ظرفیت مناسبی برای استفاده در ساخت فتودیودها و سایر ادوات اپتوالکترونیکی دارند و می‌توانند زمینه‌ساز توسعه نسل جدیدی از آشکارسازهای نوری با عملکرد مطلوب و کاربردهای گسترده در حوزه فناوری‌های نوری و الکترونیکی باشند.