نقائص نقطه‌ای

بررسی و درک آثار نقائص نقطه‌ای در خواص یک نیمه‌رسانا، از حوزه‌های بسیار جذاب و کاربردی در شاخه فیزیک ماده‌چگال و علم مواد می‌باشد. نیمه‌رساناها بستر توسعه فناوری‌های مهمی نظیر میکروالکترونیک، اپتیک، فوتونیک و فناوری‌های کوانتمی هستند و لذا درک، کنترل و مهندسی خواص نیمه‌رساناها از مسائل ضروری در توسعه فناوری‌های مدرن و نوظهور محسوب می‌شود. نقائص نقطه‌ای، از یک طرف، مهمانان ناخوانده بسیاری از بلورهای نیمه‌رسانای طبیعی یا تولید شده در آزمایشگاه هستند که می‌توانند تاثیرات مهمی بر خواص و کارایی این مواد داشته باشند و از طرف دیگر این نقائص، ابزارهای کنترلی بسیار مناسبی برای تنظیم خواص یک بلور نیمه‌رسانا در راستای اهداف کاربردی مورد نظر هستند. با آلایش یک بلور نیمه‌رسانا با نقائص نقطه‌ای مختلف می‌توان به صورتی هنرمندانه به مهندسی خواص آن پرداخت و طیف گسترده و متنوعی از کاربردها را به وجود آورد. یکی از بهترین مثال‌ها بلور نیوبات لیتیوم (LiNbO3) است که با تنظیم دقیق ناخالصی می‌تواند کاربردهای گوناگونی نظیر هولوگرافی، موجبر و مبدل‌های فرکانسی پیدا کند [۱].

شبیه‌سازی‌های محاسباتی مبتنی بر اصول بنیادین مکانیک کوانتمی (محاسبات ابتدا به ساکن)، ابزار بسیار مناسبی برای بررسی اثر نقائص نقطه‌ای بر خواص الکترونی و اپتیکی نیمه‌رساناها هستند. در این روش ، بدون نیاز به روش‌های پرهزینه سنتز و آنالیز تجربی، می‌توان با دقت و ظرافت بالایی خواص یک بلور نیمه‌رسانا را در حضور نقائص مختلف بررسی کرد و پس از شناسایی نقائص مطلوب، اقدام به تولید نمونه‌های واقعی نمود.

[1] Arizmendi, Luis. "Photonic applications of lithium niobate crystals." physica status solidi (a) 201.2 (2004): 253-283.