संयोजकता और चालन बैंड: Difference between revisions
(Created page with "{{Short description|Electron energy bands which determine the electrical conductivity of a material}} {{No footnotes|date=December 2021}} {{Use American English|date = March 2...") |
|||
| Line 1: | Line 1: | ||
{{Short description|Electron energy bands which determine the electrical conductivity of a material}} | {{Short description|Electron energy bands which determine the electrical conductivity of a material}} | ||
{{Band structure filling diagram}} | {{Band structure filling diagram}} | ||
सॉलिड-स्टेट फिजिक्स में, वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना हैं जो फर्मी स्तर के सबसे करीब हैं, और इस प्रकार ठोस की विद्युत चालकता निर्धारित करते हैं। अधातुओं में, वैलेंस इलेक्ट्रॉन बैंड इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की उच्चतम श्रेणी है जिसमें इलेक्ट्रॉन सामान्य रूप से पूर्ण शून्य तापमान पर | सॉलिड-स्टेट फिजिक्स में, वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना हैं जो फर्मी स्तर के सबसे करीब हैं, और इस प्रकार ठोस की विद्युत चालकता निर्धारित करते हैं। अधातुओं में, वैलेंस इलेक्ट्रॉन बैंड इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की उच्चतम श्रेणी है जिसमें इलेक्ट्रॉन सामान्य रूप से पूर्ण शून्य तापमान पर उपस्थित होते हैं, जबकि कंडक्शन बैंड खाली इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं की सबसे निचली सीमा होती है। सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना के ग्राफ पर, वैलेंस बैंड फर्मी स्तर के नीचे स्थित होता है, जबकि चालन बैंड इसके ऊपर स्थित होता है। | ||
धातुओं में वैलेंस और कंडक्शन बैंड के बीच का अंतर अर्थहीन है, क्योंकि कंडक्शन एक या एक से अधिक आंशिक रूप से भरे बैंड में होता है जो वैलेंस और कंडक्शन बैंड दोनों के गुणों को ग्रहण करता है। | धातुओं में वैलेंस और कंडक्शन बैंड के बीच का अंतर अर्थहीन है, क्योंकि कंडक्शन एक या एक से अधिक आंशिक रूप से भरे बैंड में होता है जो वैलेंस और कंडक्शन बैंड दोनों के गुणों को ग्रहण करता है। | ||
== बैंड गैप == | == बैंड गैप == | ||
{{Main| | {{Main|बैंड गैप}} | ||
सेमीकंडक्टर्स और इंसुलेटर में दो बैंड एक बैंड गैप से अलग होते हैं, जबकि सेमीमेटल्स में बैंड ओवरलैप होते हैं। | |||
सेमीकंडक्टर्स और इंसुलेटर में दो बैंड एक बैंड गैप से अलग होते हैं, जबकि सेमीमेटल्स में बैंड ओवरलैप होते हैं। बैंड गैप ठोस में एक ऊर्जा श्रेणी है जहां ऊर्जा के परिमाणीकरण (भौतिकी) के कारण कोई इलेक्ट्रॉन अवस्था उपस्थित नहीं हो सकती है। बैंड की अवधारणा के भीतर, वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड के बीच का एनर्जी गैप बैंड गैप है।<ref>{{Cite book|last=Cox|first=P. A.|url=https://www.worldcat.org/oclc/14213060|title=ठोस पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और रसायन|date=1987|publisher=Oxford University Press|isbn=0-19-855204-1|location=Oxford [Oxfordshire]|oclc=14213060}}</ref> गैर-धातुओं की विद्युत चालकता वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड तक इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजित होने की संवेदनशीलता से निर्धारित होती है। | |||
== विद्युत चालकता == | == विद्युत चालकता == | ||
| Line 16: | Line 16: | ||
ठोस पदार्थों में, आवेश वाहकों के रूप में कार्य करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की क्षमता रिक्त इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं की उपलब्धता पर निर्भर करती है। यह इलेक्ट्रॉनों को विद्युत क्षेत्र लागू होने पर उनकी ऊर्जा (यानी, त्वरण) को बढ़ाने की अनुमति देता है। इसी तरह, लगभग भरे हुए वैलेंस बैंड में छेद (खाली अवस्था) भी चालकता की अनुमति देते हैं। | ठोस पदार्थों में, आवेश वाहकों के रूप में कार्य करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की क्षमता रिक्त इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं की उपलब्धता पर निर्भर करती है। यह इलेक्ट्रॉनों को विद्युत क्षेत्र लागू होने पर उनकी ऊर्जा (यानी, त्वरण) को बढ़ाने की अनुमति देता है। इसी तरह, लगभग भरे हुए वैलेंस बैंड में छेद (खाली अवस्था) भी चालकता की अनुमति देते हैं। | ||
जैसे, एक ठोस की विद्युत चालकता इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस से कंडक्शन बैंड तक प्रवाहित करने की क्षमता पर निर्भर करती है। इसलिए, | जैसे, एक ठोस की विद्युत चालकता इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस से कंडक्शन बैंड तक प्रवाहित करने की क्षमता पर निर्भर करती है। इसलिए, ओवरलैप क्षेत्र के साथ एक सेमीमेटल के मामले में, विद्युत चालकता अधिक होती है। यदि कोई छोटा बैंड गैप है (E<sub>g</sub>), तो वैलेंस से कंडक्शन बैंड तक इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह तभी संभव है जब एक बाहरी ऊर्जा (थर्मल, आदि) की आपूर्ति की जाती है; छोटे E<sub>g</sub> वाले ये समूह अर्धचालक कहलाते हैं। यदि E<sub>g</sub> पर्याप्त रूप से उच्च है, तो सामान्य परिस्थितियों में वैलेंस से कंडक्शन बैंड तक इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह नगण्य हो जाता है; इन समूहों को इन्सुलेटर (बिजली) कहा जाता है। | ||
हालाँकि, अर्धचालकों में कुछ चालकता होती है। यह थर्मल उत्तेजना के कारण होता है - कुछ इलेक्ट्रॉनों को बैंड गैप को एक बार में कूदने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिलती है। एक बार जब वे चालन बैंड में होते हैं, तो वे बिजली का संचालन कर सकते हैं, जैसा कि वैलेंस बैंड में वे इलेक्ट्रॉन छेद को पीछे छोड़ सकते हैं। छेद एक खाली अवस्था है जो वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉनों को कुछ हद तक स्वतंत्रता की अनुमति देता है। | हालाँकि, अर्धचालकों में कुछ चालकता होती है। यह थर्मल उत्तेजना के कारण होता है - कुछ इलेक्ट्रॉनों को बैंड गैप को एक बार में कूदने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिलती है। एक बार जब वे चालन बैंड में होते हैं, तो वे बिजली का संचालन कर सकते हैं, जैसा कि वैलेंस बैंड में वे इलेक्ट्रॉन छेद को पीछे छोड़ सकते हैं। छेद एक खाली अवस्था है जो वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉनों को कुछ हद तक स्वतंत्रता की अनुमति देता है। | ||
== सेमीकंडक्टर नैनोपार्टिकल्स | == सेमीकंडक्टर नैनोपार्टिकल्स के बैंड एज शिफ्ट == | ||
सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल के क्षेत्र में आकार-निर्भर चालन और/या वैलेंस बैंड के किनारे का स्थानांतरण एक ऐसी घटना है जिसका अध्ययन किया जा रहा है। सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल की घटना की त्रिज्या सीमा नैनोक्रिस्टल की प्रभावी बोह्र त्रिज्या है। अर्धचालक नैनोक्रिस्टल एक्सिटोन द्वारा प्रतिबंधित होने पर असतत ऑप्टिकल संक्रमण के कारण इस त्रिज्या सीमा के तहत चालन और / या वैलेंस बैंड किनारों को उच्च ऊर्जा स्तर पर स्थानांतरित कर दिया जाता है। इस एज शिफ्टिंग के परिणामस्वरूप, कंडक्शन और/या वैलेंस बैंड का आकार कम हो जाता है। कंडक्शन और/या वैलेंस बैंड के आकार पर निर्भर एज शिफ्टिंग सेमीकंडक्टर नैनोकणों या बैंड संरचनाओं के आकार या एकाग्रता के बारे में बहुत सारी उपयोगी जानकारी प्रदान कर सकता है। <ref>{{Cite journal |last=Jasieniak |first=Jacek |last2=Califano |first2=Marco |last3=Watkins |first3=Scott E. |date=2011-06-22 |title=सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल की आकार-निर्भर वैलेंस और चालन बैंड-एज ऊर्जा|url=http://dx.doi.org/10.1021/nn201681s |journal=ACS Nano |volume=5 |issue=7 |pages=5888–5902 |doi=10.1021/nn201681s |issn=1936-0851}}</ref> | सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल के क्षेत्र में आकार-निर्भर चालन और/या वैलेंस बैंड के किनारे का स्थानांतरण एक ऐसी घटना है जिसका अध्ययन किया जा रहा है। सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल की घटना की त्रिज्या सीमा नैनोक्रिस्टल की प्रभावी बोह्र त्रिज्या है। अर्धचालक नैनोक्रिस्टल एक्सिटोन द्वारा प्रतिबंधित होने पर असतत ऑप्टिकल संक्रमण के कारण इस त्रिज्या सीमा के तहत चालन और / या वैलेंस बैंड किनारों को उच्च ऊर्जा स्तर पर स्थानांतरित कर दिया जाता है। इस एज शिफ्टिंग के परिणामस्वरूप, कंडक्शन और/या वैलेंस बैंड का आकार कम हो जाता है। कंडक्शन और/या वैलेंस बैंड के आकार पर निर्भर एज शिफ्टिंग सेमीकंडक्टर नैनोकणों या बैंड संरचनाओं के आकार या एकाग्रता के बारे में बहुत सारी उपयोगी जानकारी प्रदान कर सकता है। <ref>{{Cite journal |last=Jasieniak |first=Jacek |last2=Califano |first2=Marco |last3=Watkins |first3=Scott E. |date=2011-06-22 |title=सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल की आकार-निर्भर वैलेंस और चालन बैंड-एज ऊर्जा|url=http://dx.doi.org/10.1021/nn201681s |journal=ACS Nano |volume=5 |issue=7 |pages=5888–5902 |doi=10.1021/nn201681s |issn=1936-0851}}</ref> | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* ठोस पदार्थों में चालन के बारे में अधिक जानकारी के लिए विद्युत चालन, और बैंड संरचना का एक और विवरण। | * ठोस पदार्थों में चालन के बारे में अधिक जानकारी के लिए विद्युत चालन, और बैंड संरचना का एक और विवरण। | ||
| Line 32: | Line 30: | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
=== उदाहरण === | |||
=== | |||
<references /> | <references /> | ||
=== सामान्य संदर्भ === | === सामान्य संदर्भ === | ||
* {{cite book |last=Kittel |first=Charles |year=2005 |title=[[सॉलिड स्टेट फिजिक्स का परिचय (किटल बुक)|Introduction to Solid State Physics]] |publisher=Wiley |isbn=0-471-41526-X }} | * {{cite book |last=Kittel |first=Charles |year=2005 |title=[[सॉलिड स्टेट फिजिक्स का परिचय (किटल बुक)|Introduction to Solid State Physics]] |publisher=Wiley |isbn=0-471-41526-X }} | ||
* {{cite web |last=Kornic |first=Steve |date=11 April 1997 |title=वैलेंस बैंड|url=http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/band/val1.htm |archive-url=https://web.archive.org/web/20210304065130/http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/band/val1.htm |archive-date=4 March 2021 |publisher=Chembio |access-date=8 December 2021}} | * {{cite web |last=Kornic |first=Steve |date=11 April 1997 |title=वैलेंस बैंड|url=http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/band/val1.htm |archive-url=https://web.archive.org/web/20210304065130/http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/band/val1.htm |archive-date=4 March 2021 |publisher=Chembio |access-date=8 December 2021}} | ||
* {{cite web |last=Nave |first=Carl R. (Rod) |date=1999 |title=सॉलिड्स के लिए बैंड थ्योरी|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html |publisher=Hyperphysics |access-date=8 December 2021}} | * {{cite web |last=Nave |first=Carl R. (Rod) |date=1999 |title=सॉलिड्स के लिए बैंड थ्योरी|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html |publisher=Hyperphysics |access-date=8 December 2021}} | ||
==बाहरी संबंध== | ==बाहरी संबंध== | ||
* [https://web.archive.org/web/20080515210419/http://www.ee.byu.edu/cleanroom/EW_ternary.phtml Direct Band Gap Energy Calculator] | * [https://web.archive.org/web/20080515210419/http://www.ee.byu.edu/cleanroom/EW_ternary.phtml Direct Band Gap Energy Calculator] | ||
Revision as of 22:03, 23 March 2023
सॉलिड-स्टेट फिजिक्स में, वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना हैं जो फर्मी स्तर के सबसे करीब हैं, और इस प्रकार ठोस की विद्युत चालकता निर्धारित करते हैं। अधातुओं में, वैलेंस इलेक्ट्रॉन बैंड इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की उच्चतम श्रेणी है जिसमें इलेक्ट्रॉन सामान्य रूप से पूर्ण शून्य तापमान पर उपस्थित होते हैं, जबकि कंडक्शन बैंड खाली इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं की सबसे निचली सीमा होती है। सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना के ग्राफ पर, वैलेंस बैंड फर्मी स्तर के नीचे स्थित होता है, जबकि चालन बैंड इसके ऊपर स्थित होता है।
धातुओं में वैलेंस और कंडक्शन बैंड के बीच का अंतर अर्थहीन है, क्योंकि कंडक्शन एक या एक से अधिक आंशिक रूप से भरे बैंड में होता है जो वैलेंस और कंडक्शन बैंड दोनों के गुणों को ग्रहण करता है।
बैंड गैप
सेमीकंडक्टर्स और इंसुलेटर में दो बैंड एक बैंड गैप से अलग होते हैं, जबकि सेमीमेटल्स में बैंड ओवरलैप होते हैं। बैंड गैप ठोस में एक ऊर्जा श्रेणी है जहां ऊर्जा के परिमाणीकरण (भौतिकी) के कारण कोई इलेक्ट्रॉन अवस्था उपस्थित नहीं हो सकती है। बैंड की अवधारणा के भीतर, वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड के बीच का एनर्जी गैप बैंड गैप है।[1] गैर-धातुओं की विद्युत चालकता वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड तक इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजित होने की संवेदनशीलता से निर्धारित होती है।
विद्युत चालकता
.svg)
अर्धचालक बैंड संरचना
बैंड संरचना के अधिक विस्तृत विवरण के लिए विद्युत चालन और अर्धचालक देखें।
ठोस पदार्थों में, आवेश वाहकों के रूप में कार्य करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की क्षमता रिक्त इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं की उपलब्धता पर निर्भर करती है। यह इलेक्ट्रॉनों को विद्युत क्षेत्र लागू होने पर उनकी ऊर्जा (यानी, त्वरण) को बढ़ाने की अनुमति देता है। इसी तरह, लगभग भरे हुए वैलेंस बैंड में छेद (खाली अवस्था) भी चालकता की अनुमति देते हैं।
जैसे, एक ठोस की विद्युत चालकता इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस से कंडक्शन बैंड तक प्रवाहित करने की क्षमता पर निर्भर करती है। इसलिए, ओवरलैप क्षेत्र के साथ एक सेमीमेटल के मामले में, विद्युत चालकता अधिक होती है। यदि कोई छोटा बैंड गैप है (Eg), तो वैलेंस से कंडक्शन बैंड तक इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह तभी संभव है जब एक बाहरी ऊर्जा (थर्मल, आदि) की आपूर्ति की जाती है; छोटे Eg वाले ये समूह अर्धचालक कहलाते हैं। यदि Eg पर्याप्त रूप से उच्च है, तो सामान्य परिस्थितियों में वैलेंस से कंडक्शन बैंड तक इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह नगण्य हो जाता है; इन समूहों को इन्सुलेटर (बिजली) कहा जाता है।
हालाँकि, अर्धचालकों में कुछ चालकता होती है। यह थर्मल उत्तेजना के कारण होता है - कुछ इलेक्ट्रॉनों को बैंड गैप को एक बार में कूदने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिलती है। एक बार जब वे चालन बैंड में होते हैं, तो वे बिजली का संचालन कर सकते हैं, जैसा कि वैलेंस बैंड में वे इलेक्ट्रॉन छेद को पीछे छोड़ सकते हैं। छेद एक खाली अवस्था है जो वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉनों को कुछ हद तक स्वतंत्रता की अनुमति देता है।
सेमीकंडक्टर नैनोपार्टिकल्स के बैंड एज शिफ्ट
सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल के क्षेत्र में आकार-निर्भर चालन और/या वैलेंस बैंड के किनारे का स्थानांतरण एक ऐसी घटना है जिसका अध्ययन किया जा रहा है। सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल की घटना की त्रिज्या सीमा नैनोक्रिस्टल की प्रभावी बोह्र त्रिज्या है। अर्धचालक नैनोक्रिस्टल एक्सिटोन द्वारा प्रतिबंधित होने पर असतत ऑप्टिकल संक्रमण के कारण इस त्रिज्या सीमा के तहत चालन और / या वैलेंस बैंड किनारों को उच्च ऊर्जा स्तर पर स्थानांतरित कर दिया जाता है। इस एज शिफ्टिंग के परिणामस्वरूप, कंडक्शन और/या वैलेंस बैंड का आकार कम हो जाता है। कंडक्शन और/या वैलेंस बैंड के आकार पर निर्भर एज शिफ्टिंग सेमीकंडक्टर नैनोकणों या बैंड संरचनाओं के आकार या एकाग्रता के बारे में बहुत सारी उपयोगी जानकारी प्रदान कर सकता है। [2]
यह भी देखें
- ठोस पदार्थों में चालन के बारे में अधिक जानकारी के लिए विद्युत चालन, और बैंड संरचना का एक और विवरण।
- फर्मी तरल
- होमो/लुमो
- सामग्री की बैंड संरचना की पूरी व्याख्या के लिए सेमीकंडक्टर।
- वैलीट्रोनिक्स
संदर्भ
उदाहरण
- ↑ Cox, P. A. (1987). ठोस पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और रसायन. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 0-19-855204-1. OCLC 14213060.
- ↑ Jasieniak, Jacek; Califano, Marco; Watkins, Scott E. (2011-06-22). "सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल की आकार-निर्भर वैलेंस और चालन बैंड-एज ऊर्जा". ACS Nano. 5 (7): 5888–5902. doi:10.1021/nn201681s. ISSN 1936-0851.
सामान्य संदर्भ
- Kittel, Charles (2005). Introduction to Solid State Physics. Wiley. ISBN 0-471-41526-X.
- Kornic, Steve (11 April 1997). "वैलेंस बैंड". Chembio. Archived from the original on 4 March 2021. Retrieved 8 December 2021.
- Nave, Carl R. (Rod) (1999). "सॉलिड्स के लिए बैंड थ्योरी". Hyperphysics. Retrieved 8 December 2021.
