استفاده از يك ترانزيستور حاوي نقاط كوانتومي براي شمردن فوتون‌ها

در موسسه ملي استاندارد و فناوري آمريکا يک ترانزيستور حاوي نقاط کوانتومي توسعه يافته است که مي‌تواند فوتون‌هاي منفرد را بشمارد. اين ابزار نيمه‌هادي که مي‌توان آن را به راحتي درون قطعات الکترونيکي جاي داد، حتي مي‌تواند در دماهاي بالا نيز کار کند.
اين ترانزيستور مي‌تواند در 83 درصد موارد يک، دو، يا سه فوتون را مورد شمارش قرار دهد. اين اولين شناساگر مبتني بر ترانزيستور است که مي‌تواند تعداد فوتون‌ها را بشمارد. شمردن نياز به يک پاسخ خطي و مرحله‌اي داشته و ميزان پارازيت بايد پايين باشد. اين قابليت براي شکل‌هاي پيشرفته مترولوژي نوري دقيق، ضروري مي‌باشد.
اين شناساگر جديد که به نام QDOGFET خوانده مي‌شود، حاوي حدود 1000 نقطه کوانتومي مي‌باشد. اين نقاط به نحوي طراحي شده‌اند که پايين‌ترين سطح انرژي هر جزء را در شناساگر دارا باشند.
اعمال يک اختلاف پتانسيل به ترانزيستور موجب ايجاد يک جريان دروني يا کانال مي‌گردد. فوتون‌ها وارد اين شناساگر شده و انرژي آنها به الکترون‌هاي لايه جذب کننده نيمه‌هادي منتقل مي‌شود.
اين امر موجب جدا شدن الکترون‌ها از حفراتي مي‌گردد که آنها قبلاً اشغال کرده بودند. با جذب هر فوتون، يک حفره داراي بار مثبت توسط نقاط کوانتومي به دام مي‌افتد، در حالي که الکترون معادل آن حفره به سوي کانال رانده مي‌شود.
مقدار جريان در کانال به تعداد حفرات به دام افتاده توسط نقاط کوانتومي بستگي دارد. دانشمندان مي‌توانند با اندازه‌گيري پاسخ کانال، تعداد فوتون‌هاي شناسايي شده را بشمارند.
اين محققان نتايج کار خود را درمقاله‌اي با عنوان:
"Photon-number-discriminating detection using a quantum-dot, optically gated, field-effect transistor"
منتشر کرده‌اند.
منبع:http://www.nanowerk.com