နာနိုလေဆာများ၏ သဘောတရားနှင့် အမျိုးအစားခွဲခြားခြင်း

နာနိုလေဆာသည် နာနိုဝါယာကြိုးကဲ့သို့သော နာနိုပစ္စည်းများဖြင့် ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းအဖြစ် ပြုလုပ်ထားပြီး ဓာတ်ပုံလှုံ့ဆော်မှု သို့မဟုတ် လျှပ်စစ်လှုံ့ဆော်မှုအောက်တွင် လေဆာကို ထုတ်လွှတ်နိုင်သည့် မိုက်ခရိုနှင့် နာနိုကိရိယာတစ်မျိုးဖြစ်သည်။ ဤလေဆာ၏ အရွယ်အစားသည် မကြာခဏ မိုက်ခရွန်ရာပေါင်းများစွာ သို့မဟုတ် မိုက်ခရွန်ဆယ်ဂဏန်းပင်ရှိတတ်ပြီး အချင်းသည် နာနိုမီတာအစီအစဉ်အထိရှိပြီး အနာဂတ်ပါးလွှာသောဖလင်ပြသမှု၊ ပေါင်းစပ်အလင်းတန်းများနှင့် အခြားနယ်ပယ်များ၏ အရေးကြီးသောအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။

နာနိုလေဆာ၏ အမျိုးအစားခွဲခြားခြင်း-

၁။ နာနိုဝါယာကြိုးလေဆာ

၂၀၀၁ ခုနှစ်တွင် အမေရိကန်ပြည်ထောင်စု၊ ဘာကလေ၊ ကယ်လီဖိုးနီးယားတက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် လူ့ဆံပင်အရှည်၏ တစ်ထောင်ပုံတစ်ပုံသာရှိသော နာနိုအော့ပတစ်ဝါယာကြိုးပေါ်တွင် ကမ္ဘာ့အသေးဆုံးလေဆာ - နာနိုလေဆာများ - ကို ဖန်တီးခဲ့သည်။ ဤလေဆာသည် ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်လေဆာများကို ထုတ်လွှတ်ရုံသာမက အပြာရောင်မှသည် ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်နက်အထိ လေဆာများကို ထုတ်လွှတ်ရန်လည်း ချိန်ညှိနိုင်သည်။ သုတေသီများသည် သန့်စင်သော ဇင့်အောက်ဆိုဒ် ပုံဆောင်ခဲများမှ လေဆာကို ဖန်တီးရန် oriented epiphytation ဟုခေါ်သော စံနည်းစနစ်ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ၎င်းတို့သည် အချင်း ၂၀nm မှ ၁၅၀nm အထိရှိသော ရွှေအလွှာနှင့် အရှည် ၁၀,၀၀၀nm ရှိသော သန့်စင်သော ဇင့်အောက်ဆိုဒ် ဝါယာကြိုးများပေါ်တွင် ဖွဲ့စည်းထားသော "ယဉ်ကျေးမှု" နာနိုဝါယာကြိုးများကို ဦးစွာပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ထို့နောက် သုတေသီများသည် ဖန်လုံအိမ်အောက်ရှိ အခြားလေဆာဖြင့် နာနိုဝါယာကြိုးများရှိ သန့်စင်သော ဇင့်အောက်ဆိုဒ် ပုံဆောင်ခဲများကို အသက်သွင်းသောအခါ သန့်စင်သော ဇင့်အောက်ဆိုဒ် ပုံဆောင်ခဲများသည် လှိုင်းအလျား ၁၇nm သာရှိသော လေဆာကို ထုတ်လွှတ်ခဲ့သည်။ ထိုကဲ့သို့သော နာနိုလေဆာများကို နောက်ဆုံးတွင် ဓာတုပစ္စည်းများကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ရန်နှင့် ကွန်ပျူတာဒစ်ခ်များနှင့် ဖိုတွန်ကွန်ပျူတာများ၏ သတင်းအချက်အလက်သိုလှောင်မှုစွမ်းရည်ကို မြှင့်တင်ရန် အသုံးပြုနိုင်သည်။

၂။ ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည် နာနိုလေဆာ

မိုက်ခရိုလေဆာများ၊ မိုက်ခရိုဒစ်လေဆာများ၊ မိုက်ခရိုလက်စွပ်လေဆာများနှင့် ကွမ်တမ်အဗလန်ချီလေဆာများ ပေါ်ပေါက်လာပြီးနောက်၊ ဓာတုဗေဒပညာရှင် Yang Peidong နှင့် ကယ်လီဖိုးနီးယားတက္ကသိုလ်၊ ဘာကလေမှ ၎င်း၏လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် အခန်းအပူချိန်ရှိ ನ್ಯಾನိုလေဆာများကို ပြုလုပ်ခဲ့ကြသည်။ ဤဇင့်အောက်ဆိုဒ် ನ್ಯಾನိုလေဆာသည် အလင်းလှုံ့ဆော်မှုအောက်တွင် 0.3nm အောက်ရှိသော မျဉ်းကြောင်းအကျယ်နှင့် 385nm လှိုင်းအလျားရှိသော လေဆာကို ထုတ်လွှတ်နိုင်ပြီး ၎င်းသည် ကမ္ဘာပေါ်တွင် အသေးဆုံးလေဆာဖြစ်ပြီး နာနိုနည်းပညာကို အသုံးပြု၍ ထုတ်လုပ်ထားသော ပထမဆုံးလက်တွေ့ကျသော ကိရိယာများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၏ အစောပိုင်းအဆင့်တွင် သုတေသီများက ဤ ZnO ನ್ಯಾನိုလေဆာသည် ထုတ်လုပ်ရလွယ်ကူပြီး မြင့်မားသောတောက်ပမှု၊ အရွယ်အစားသေးငယ်မှုနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်သည် GaN အပြာရောင်လေဆာများထက် ညီမျှသည် သို့မဟုတ် ပိုကောင်းသည်ဟု ခန့်မှန်းခဲ့ကြသည်။ မြင့်မားသောသိပ်သည်းဆရှိသော ನ್ಯಾನိုဝါယာကြိုးအစုအဝေးများ ပြုလုပ်နိုင်စွမ်းကြောင့် ZnO ನ್ಯಾನိုလေဆာများသည် ယနေ့ခေတ် GaAs ကိရိယာများဖြင့် မဖြစ်နိုင်သော အသုံးချမှုများစွာတွင် ဝင်ရောက်နိုင်သည်။ ထိုကဲ့သို့သော လေဆာများကို ကြီးထွားစေရန်အတွက် ZnO ನ್ಯಾನိုဝါယာကြိုးကို epitaxial ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုကို အရှိန်မြှင့်ပေးသည့် ဓာတ်ငွေ့သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးနည်းလမ်းဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသည်။ ပထမဦးစွာ နီလာအောက်ခံကို 1 nm~3.5nm အထူရှိသော ရွှေဖလင်အလွှာဖြင့် အုပ်ပြီးနောက် အလူမီနာလှေပေါ်တွင်တင်ကာ၊ ပစ္စည်းနှင့် အောက်ခံကို အမိုးနီးယားစီးဆင်းမှုတွင် 880°C~905°C အထိ အပူပေးပြီး Zn ရေနွေးငွေ့ထုတ်လုပ်ပြီးနောက် Zn ရေနွေးငွေ့ကို အောက်ခံသို့ ပို့ဆောင်သည်။ 2 မိနစ်~10 မိနစ်ကြာ ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင် ဆဋ္ဌဂံပုံ ဖြတ်ပိုင်းဧရိယာရှိသော 2μm~10μm ရှိသော နာနိုဝါယာကြိုးများကို ထုတ်လုပ်သည်။ သုတေသီများသည် ZnO နာနိုဝါယာကြိုးသည် အချင်း 20nm မှ 150nm အထိရှိသော သဘာဝလေဆာအခေါင်းပေါက်တစ်ခုကို ဖွဲ့စည်းပြီး ၎င်း၏အချင်း၏ အများစု (95%) မှာ 70nm မှ 100nm အထိရှိကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ နာနိုဝါယာကြိုးများ၏ လှုံ့ဆော်ပေးသောထုတ်လွှတ်မှုကို လေ့လာရန်အတွက် သုတေသီများသည် Nd:YAG လေဆာ (266nm လှိုင်းအလျား၊ 3ns pulse width) ၏ စတုတ္ထမြောက် harmonic output ဖြင့် ဖန်လုံအိမ်တစ်ခုတွင် နမူနာကို optically pump လုပ်ခဲ့သည်။ emission spectrum ၏ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်အတွင်း pump power တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အလင်းသည် လျော့နည်းသွားသည်။ လေဆာသည် ZnO နာနိုဝါယာကြိုး၏ ကန့်သတ်ချက်ထက် ကျော်လွန်သွားသောအခါ (40kW/cm2 ခန့်)၊ အမြင့်ဆုံးအမှတ်သည် ထုတ်လွှတ်မှုရောင်စဉ်တွင် ပေါ်လာလိမ့်မည်။ ဤအမြင့်ဆုံးအမှတ်များ၏ မျဉ်းအကျယ်သည် 0.3nm ထက်နည်းပြီး ကန့်သတ်ချက်အောက်ရှိ ထုတ်လွှတ်မှုထိပ်မှ မျဉ်းအကျယ်ထက် 1/50 ကျော် လျော့နည်းသည်။ ဤကျဉ်းမြောင်းသော မျဉ်းအကျယ်များနှင့် ထုတ်လွှတ်မှုပြင်းထန်မှု လျင်မြန်စွာ မြင့်တက်လာခြင်းကြောင့် သုတေသီများသည် ဤနာနိုဝါယာကြိုးများတွင် လှုံ့ဆော်ပေးသော ထုတ်လွှတ်မှုသည် အမှန်တကယ်ဖြစ်ပေါ်ကြောင်း ကောက်ချက်ချခဲ့ကြသည်။ ထို့ကြောင့် ဤနာနိုဝါယာကြိုးအစုအဝေးသည် သဘာဝပဲ့တင်ထပ်မှုအဖြစ် လုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး ထို့ကြောင့် စံပြမိုက်ခရိုလေဆာအရင်းအမြစ်တစ်ခု ဖြစ်လာသည်။ ဤတိုတောင်းသောလှိုင်းအလျား နာနိုလေဆာကို အလင်းပြန်ကွန်ပျူတာ၊ သတင်းအချက်အလက်သိုလှောင်မှုနှင့် နာနိုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုနယ်ပယ်များတွင် အသုံးပြုနိုင်ကြောင်း သုတေသီများက ယုံကြည်ကြသည်။

၃။ ကွမ်တမ်တွင်း လေဆာများ

၂၀၁၀ ခုနှစ် မတိုင်မီနှင့် ပြီးနောက်တွင်၊ semiconductor ချစ်ပ်ပေါ်တွင် ထွင်းထားသော မျဉ်းအကျယ်သည် 100nm သို့မဟုတ် ထို့ထက်နည်းပြီး ဆားကစ်တွင် ရွေ့လျားနေသော အီလက်ထရွန်အနည်းငယ်သာ ရှိမည်ဖြစ်ပြီး အီလက်ထရွန်တစ်ခု၏ တိုးလာခြင်းနှင့် လျော့နည်းခြင်းသည် ဆားကစ်၏ လည်ပတ်မှုအပေါ် များစွာ သက်ရောက်မှုရှိမည်ဖြစ်သည်။ ဤပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန်အတွက်၊ quantum well laser များ ပေါ်ပေါက်လာခဲ့သည်။ quantum mechanics တွင်၊ အီလက်ထရွန်များ၏ ရွေ့လျားမှုကို ကန့်သတ်ပြီး ၎င်းတို့ကို ပမာဏသတ်မှတ်ပေးသော potential field တစ်ခုကို quantum well ဟုခေါ်သည်။ ဤ quantum constraint ကို semiconductor laser ၏ active layer တွင် quantum energy level များကို ဖွဲ့စည်းရန် အသုံးပြုသောကြောင့်၊ energy level များအကြား electronic transition သည် quantum well laser ဖြစ်သော laser ၏ excited radiation ကို လွှမ်းမိုးသည်။ quantum well laser အမျိုးအစားနှစ်မျိုးရှိသည်- quantum line laser များနှင့် quantum dot laser များ။

① ကွမ်တမ်လိုင်းလေဆာ

သိပ္ပံပညာရှင်များသည် ရိုးရာလေဆာများထက် ၁၀၀၀ ဆ ပိုမိုအစွမ်းထက်သော quantum wire laser များကို တီထွင်ခဲ့ပြီး ပိုမိုမြန်ဆန်သော ကွန်ပျူတာများနှင့် ဆက်သွယ်ရေးကိရိယာများ ဖန်တီးရန် ကြီးမားသော ခြေလှမ်းတစ်ရပ်ကို လှမ်းလိုက်ပါသည်။ fiber-optic ကွန်ရက်များမှတစ်ဆင့် အသံ၊ ဗီဒီယို၊ အင်တာနက်နှင့် အခြားဆက်သွယ်ရေးပုံစံများ၏ အမြန်နှုန်းကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သော laser ကို Yale တက္ကသိုလ်၊ နယူးဂျာစီရှိ Lucent Technologies Bell LABS နှင့် ဂျာမနီနိုင်ငံ၊ Dresden ရှိ Max Planck Institute for Physics တို့မှ သိပ္ပံပညာရှင်များက တီထွင်ခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။ ဤပိုမိုမြင့်မားသော ပါဝါရှိသော laser များသည် ဆက်သွယ်ရေးလိုင်းတစ်လျှောက် ၈၀ ကီလိုမီတာ (၅၀ မိုင်) တိုင်း တပ်ဆင်ထားသော ဈေးကြီးသော Repeaters များအတွက် လိုအပ်ချက်ကို လျှော့ချပေးမည်ဖြစ်ပြီး fiber မှတစ်ဆင့် သွားလာသည်နှင့်အမျှ ပြင်းထန်မှုနည်းသော laser pulses များကို ပြန်လည်ထုတ်လုပ်ပေးမည် (Repeaters)။