वाइड-बैंडगैप सेमीकंडक्टर: Difference between revisions

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'''व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक,''' (WBG अर्धचालक या WBGSs के रूप में भी जाना जाता है) [[अर्धचालक सामग्री]] होते हैं जिनमें पारंपरिक अर्धचालक की तुलना में बड़ा [[ऊर्जा अंतराल]] होता है। सिलिकॉन जैसे पारंपरिक अर्धचालकों में 0.6 – 1.5 [[ इलेक्ट्रॉन वोल्ट ]] (eV) की सीमा में बैंडगैप होता है जबकि व्यापक-बैंडगैप सामग्री में 2 eV से ऊपर की सीमा में बैंडगैप होता है।<ref>{{cite book |last1=Yoshikawa |first1=A. |editor1-last=Yoshikawa |editor1-first=A. |editor2-last=Matsunami |editor2-first=H. |editor3-last=Nanishi |editor3-first=Y. |title=वाइड बैंडगैप सेमीकंडक्टर|date=2007 |publisher=Springer |isbn=978-3-540-47235-3 |page=2 |chapter=Development and Applications of Wide Bandgap Semiconductors}}</ref><ref name="Shen">{{cite web |first= Shyh-Chiang |last= Shen |title= एसआरएल में वाइड-बैंडगैप डिवाइस अनुसंधान और विकास|website= [[Georgia Institute of Technology]] Semiconductor Research Laboratory |url=https://shensc.ece.gatech.edu/research/ |access-date= 2014-09-03}}</ref> सामान्य रूप से व्यापक-बैंडगैप [[अर्धचालक|अर्धचालकों]] में इलेक्ट्रॉनिक गुण होते हैं जो परंपरागत अर्धचालकों और [[इन्सुलेटर (बिजली)]] के मध्य आते हैं।
'''व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक,''' (WBG अर्धचालक या WBGSs के रूप में भी जाना जाता है) [[अर्धचालक सामग्री]] होते हैं जिनमें पारंपरिक अर्धचालक की तुलना में बड़ा [[ऊर्जा अंतराल]] होता है। सिलिकॉन जैसे पारंपरिक अर्धचालकों में 0.6 – 1.5 [[ इलेक्ट्रॉन वोल्ट ]] (eV) की सीमा में बैंडगैप होता है जबकि व्यापक-बैंडगैप सामग्री में 2 eV से ऊपर की सीमा में बैंडगैप होता है।<ref>{{cite book |last1=Yoshikawa |first1=A. |editor1-last=Yoshikawa |editor1-first=A. |editor2-last=Matsunami |editor2-first=H. |editor3-last=Nanishi |editor3-first=Y. |title=वाइड बैंडगैप सेमीकंडक्टर|date=2007 |publisher=Springer |isbn=978-3-540-47235-3 |page=2 |chapter=Development and Applications of Wide Bandgap Semiconductors}}</ref><ref name="Shen">{{cite web |first= Shyh-Chiang |last= Shen |title= एसआरएल में वाइड-बैंडगैप डिवाइस अनुसंधान और विकास|website= [[Georgia Institute of Technology]] Semiconductor Research Laboratory |url=https://shensc.ece.gatech.edu/research/ |access-date= 2014-09-03}}</ref> सामान्य रूप से व्यापक-बैंडगैप [[अर्धचालक|अर्धचालकों]] में इलेक्ट्रॉनिक गुण होते हैं जो परंपरागत अर्धचालकों और [[इन्सुलेटर (बिजली)]] के मध्य आते हैं।


व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक उपकरणों को [[सिलिकॉन]] और [[गैलियम आर्सेनाइड]] जैसे पारंपरिक अर्धचालक पदार्थों की तुलना में बहुत अधिक वोल्टेज, आवृत्तियों और तापमान पर संचालित करने की अनुमति देते हैं। वे  अल्प-तरंग दैर्घ्य (ग्रीन-यूवी) [[प्रकाश उत्सर्जक डायोड]] या [[ लेज़र ]] बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रमुख घटक हैं और कुछ रेडियो आवृत्ति अनुप्रयोगों, विशेष रूप से सैन्य [[राडार]] में भी उपयोग किए जाते हैं। उनके आंतरिक गुण उन्हें अन्य अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाते हैं और वे सामान्य अर्धचालक उपयोग के लिए अगली पीढ़ी के उपकरणों के प्रमुख दावेदारों में से एक हैं।
व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक उपकरणों को [[सिलिकॉन]] और [[गैलियम आर्सेनाइड]] जैसे पारंपरिक अर्धचालक पदार्थों की तुलना में बहुत अधिक वोल्टेज, आवृत्तियों और तापमान पर संचालित करने की अनुमति देते हैं। वे  अल्प-तरंग दैर्घ्य (ग्रीन-यूवी) [[प्रकाश उत्सर्जक डायोड]] या [[ लेज़र |लेज़र]] बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रमुख घटक हैं और कुछ रेडियो आवृत्ति अनुप्रयोगों, विशेष रूप से सैन्य [[राडार]] में भी उपयोग किए जाते हैं। उनके आंतरिक गुण उन्हें अन्य अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाते हैं और वे सामान्य अर्धचालक उपयोग के लिए अगली पीढ़ी के उपकरणों के प्रमुख दावेदारों में से एक हैं।


व्यापक बैंडगैप उन उपकरणों को अनुमति देने के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो उन्हें 300 डिग्री सेल्सियस के क्रम में बहुत अधिक तापमान पर संचालित करने के लिए उपयोग करते हैं। यह उन्हें सैन्य अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक आकर्षक बनाता है जहाँ उनका उचित मात्रा में उपयोग देखा है। उच्च तापमान सहिष्णुता का अर्थ यह भी है कि इन उपकरणों को सामान्य परिस्थितियों में उच्च शक्ति स्तर पर संचालित किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त अधिकांश व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में पारंपरिक अर्धचालकों के दस गुना के क्रम में बहुत अधिक महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र घनत्व भी होता है। संयुक्त रूप से ये गुण उन्हें बहुत अधिक वोल्टेज और धाराओं पर संचालित करने की अनुमति देते हैं जो उन्हें सैन्य, रेडियो और [[विद्युत शक्ति रूपांतरण]] अनुप्रयोगों में अत्यधिक मूल्यवान बनाता है। [[अमेरिकी ऊर्जा विभाग]] का मानना ​​है कि वे नए [[विद्युत ग्रिड]] और [[वैकल्पिक ऊर्जा]] उपकरणों के साथ-साथ [[प्लग-इन इलेक्ट्रिक वाहन|प्लग-इन इलेक्ट्रिक वाहनों]] से लेकर [[इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव]] तक उच्च-शक्ति वाले वाहनों में उपयोग किए जाने वाले शक्तिशाली और कुशल बिजली घटकों में एक मूलभूत तकनीक होगी।<ref name=doe1>{{cite web |url=https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/rd/pdfs/wide_bandgap_semiconductors_factsheet.pdf |title=Wide Bandgap Semiconductors: Pursuing the Promise (DOE/EE-0910) |website=DOE Advanced Manufacturing Office |date=April 2013 |access-date=2014-09-03}}</ref> अधिकांश व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में उच्च मुक्त-इलेक्ट्रॉन वेग भी होते हैं जो उन्हें उच्च स्विचिंग गति पर काम करने की अनुमति देता है जो रेडियो अनुप्रयोगों में उनके मूल्य को जोड़ता है। एकल WBG उपकरण का उपयोग पूर्ण रेडियो प्रणाली बनाने के लिए किया जा सकता है जिससे उच्च आवृत्तियों और शक्ति स्तरों पर कार्य करते समय भिन्न-भिन्न सिग्नल और रेडियो-आवृत्ति घटकों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।
व्यापक बैंडगैप उन उपकरणों को अनुमति देने के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो उन्हें 300 डिग्री सेल्सियस के क्रम में बहुत अधिक तापमान पर संचालित करने के लिए उपयोग करते हैं। यह उन्हें सैन्य अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक आकर्षक बनाता है जहाँ उनका उचित मात्रा में उपयोग देखा है। उच्च तापमान सहिष्णुता का अर्थ यह भी है कि इन उपकरणों को सामान्य परिस्थितियों में उच्च शक्ति स्तर पर संचालित किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त अधिकांश व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में पारंपरिक अर्धचालकों के दस गुना के क्रम में बहुत अधिक महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र घनत्व भी होता है। संयुक्त रूप से ये गुण उन्हें बहुत अधिक वोल्टेज और धाराओं पर संचालित करने की अनुमति देते हैं जो उन्हें सैन्य, रेडियो और [[विद्युत शक्ति रूपांतरण]] अनुप्रयोगों में अत्यधिक मूल्यवान बनाता है। [[अमेरिकी ऊर्जा विभाग]] का मानना ​​है कि वे नए [[विद्युत ग्रिड]] और [[वैकल्पिक ऊर्जा]] उपकरणों के साथ-साथ [[प्लग-इन इलेक्ट्रिक वाहन|प्लग-इन इलेक्ट्रिक वाहनों]] से लेकर [[इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव]] तक उच्च-शक्ति वाले वाहनों में उपयोग किए जाने वाले शक्तिशाली और कुशल बिजली घटकों में एक मूलभूत तकनीक होगी।<ref name=doe1>{{cite web |url=https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/rd/pdfs/wide_bandgap_semiconductors_factsheet.pdf |title=Wide Bandgap Semiconductors: Pursuing the Promise (DOE/EE-0910) |website=DOE Advanced Manufacturing Office |date=April 2013 |access-date=2014-09-03}}</ref> अधिकांश व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में उच्च मुक्त-इलेक्ट्रॉन वेग भी होते हैं जो उन्हें उच्च स्विचिंग गति पर कार्य करने की अनुमति देता है जो रेडियो अनुप्रयोगों में उनके मूल्य को जोड़ता है। एकल WBG उपकरण का उपयोग पूर्ण रेडियो प्रणाली बनाने के लिए किया जा सकता है जिससे उच्च आवृत्तियों और शक्ति स्तरों पर कार्य करते समय भिन्न-भिन्न सिग्नल और रेडियो-आवृत्ति घटकों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।


व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों का अनुसंधान और विकास पारंपरिक अर्धचालकों से पीछे है जिन्हें 1970 के दशक से अधिक मात्रा पर निवेश प्राप्त हुआ है। जबकि कई अनुप्रयोगों में उनके स्पष्ट निहित लाभ, पारंपरिक अर्धचालकों में नहीं पाए जाने वाले कुछ अद्वितीय गुणों के साथ मिलकर सिलिकॉन के अतिरिक्त रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उनके उपयोग में रुचि बढ़ा रहे हैं। मूर के नियम को बनाए रखने के प्रयासों के लिए उच्च शक्ति घनत्व को संभालने की उनकी क्षमता विशेष रूप से आकर्षक है क्योंकि परंपरागत प्रौद्योगिकियां घनत्व स्थिरता तक पहुंच रही हैं।<ref>{{cite web |url=https://arstechnica.com/information-technology/2016/06/cheaper-better-faster-stronger-ars-meets-the-latest-military-bred-chip/ |title=A reprieve for Moore's Law: milspec chip writes computing's next chapter |website=Ars Technica |date=9 June 2016 |first=Sean |last=Gallagher}}</ref>
व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों का अनुसंधान और विकास पारंपरिक अर्धचालकों से पीछे है जिन्हें 1970 के दशक से अधिक मात्रा पर निवेश प्राप्त हुआ है। जबकि कई अनुप्रयोगों में उनके स्पष्ट निहित लाभ, पारंपरिक अर्धचालकों में नहीं पाए जाने वाले कुछ अद्वितीय गुणों के साथ मिलकर सिलिकॉन के अतिरिक्त रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उनके उपयोग में रुचि बढ़ा रहे हैं। मूर के नियम को बनाए रखने के प्रयासों के लिए उच्च शक्ति घनत्व को संभालने की उनकी क्षमता विशेष रूप से आकर्षक है क्योंकि परंपरागत प्रौद्योगिकियां घनत्व स्थिरता तक पहुंच रही हैं।<ref>{{cite web |url=https://arstechnica.com/information-technology/2016/06/cheaper-better-faster-stronger-ars-meets-the-latest-military-bred-chip/ |title=A reprieve for Moore's Law: milspec chip writes computing's next chapter |website=Ars Technica |date=9 June 2016 |first=Sean |last=Gallagher}}</ref>
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[[कार्बन समूह]] में केवल उच्च बैंडगैप सामग्री हीरा और [[ सिलिकन कार्बाइड |सिलिकन कार्बाइड]] (SiC) हैं।
[[कार्बन समूह]] में केवल उच्च बैंडगैप सामग्री हीरा और [[ सिलिकन कार्बाइड |सिलिकन कार्बाइड]] (SiC) हैं।


उच्च बैंडगैप वाले कई III-V और II-VI यौगिक अर्धचालक हैं। III-V अर्धचालक समूह में [[एल्यूमीनियम नाइट्राइड]] (AlN) का उपयोग 200-250 [[नैनोमीटर]] तक तरंग दैर्ध्य के साथ [[पराबैंगनी]] एलईडी बनाने के लिए किया जाता है एवं [[गैलियम नाइट्राइड]] (GaN) का उपयोग नीले एलईडी और [[ लेज़र डायोड ]] बनाने के लिए किया जाता है और [[बोरॉन नाइट्राइड]] (BN) ब्लू एलईडी के लिए प्रस्तावित है।
उच्च बैंडगैप वाले कई III-V और II-VI यौगिक अर्धचालक हैं। III-V अर्धचालक समूह में [[एल्यूमीनियम नाइट्राइड]] (AlN) का उपयोग 200-250 [[नैनोमीटर]] तक तरंग दैर्ध्य के साथ [[पराबैंगनी]] एलईडी बनाने के लिए किया जाता है एवं [[गैलियम नाइट्राइड]] (GaN) का उपयोग नीले एलईडी और [[ लेज़र डायोड |लेज़र डायोड]] बनाने के लिए किया जाता है और [[बोरॉन नाइट्राइड]] (BN) ब्लू एलईडी के लिए प्रस्तावित है।


=== सामान्य व्यापक-बैंडगैप अर्धचालकों की तालिका ===
=== सामान्य व्यापक-बैंडगैप अर्धचालकों की तालिका ===
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! समूह !! तत्व !! पदार्थ !! सूत्र !! [[Band gap|बैंडगैप]] ([[electronvolt|eV]]) !! गैप के प्रकार !! Description
! समूह !! तत्व !! पदार्थ !! सूत्र !! [[Band gap|बैंडगैप]] ([[electronvolt|eV]]) !! गैप के प्रकार !! Description
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| IV || 1 || [[Material properties of diamond|हीरा]] || C || 5.47<ref name=ioffe/><ref name=safa>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=rVVW22pnzhoC&pg=PA54|pages=54,327|title=Springer handbook of electronic and photonic materials|author1=Safa O. Kasap |author2=Peter Capper |publisher=Springer|year=2006|isbn=978-0-387-26059-4}}</ref> || indirect || उत्कृष्ट तापीय चालकता। उच्च यांत्रिक और ऑप्टिकल गुण।
| IV || 1 || [[Material properties of diamond|हीरा]] || C || 5.47<ref name=ioffe/><ref name=safa>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=rVVW22pnzhoC&pg=PA54|pages=54,327|title=Springer handbook of electronic and photonic materials|author1=Safa O. Kasap |author2=Peter Capper |publisher=Springer|year=2006|isbn=978-0-387-26059-4}}</ref> || अप्रत्यक्ष || उत्कृष्ट तापीय चालकता। उच्च यांत्रिक और ऑप्टिकल गुण।
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| IV || 2 || [[Silicon carbide|सिलिकन कार्बाइड]] || SiC || 2.3-3.3<ref name=ioffe>{{cite web|url=http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/|title=NSM Archive - Physical Properties of Semiconductors|website=www.ioffe.ru|access-date=2010-07-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20150928135521/http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/|archive-date=2015-09-28|url-status=dead}}</ref> || indirect || बैंडगैप क्रिस्टल संरचना [[3C-SiC]], [[4H-SiC]], or [[6H-SiC]] के आधार पर भिन्न होता है। उच्च-वोल्टेज और उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए और प्रारंभिक पीले और नीले LED के लिए उपयोग किया जाता है
| IV || 2 || [[Silicon carbide|सिलिकन कार्बाइड]] || SiC || 2.3-3.3<ref name=ioffe>{{cite web|url=http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/|title=NSM Archive - Physical Properties of Semiconductors|website=www.ioffe.ru|access-date=2010-07-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20150928135521/http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/|archive-date=2015-09-28|url-status=dead}}</ref> || अप्रत्यक्ष || बैंडगैप क्रिस्टल संरचना [[3C-SiC]], [[4H-SiC]], or [[6H-SiC]] के आधार पर भिन्न होता है। उच्च-वोल्टेज और उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए और प्रारंभिक पीले और नीले LED के लिए उपयोग किया जाता है
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| III-V || 2 || [[Boron nitride|बोरॉन नाइट्राइड]] || BN || 5.96-6.36<ref name="bnbgap">{{cite journal|doi=10.1088/0953-8984/20/7/075233|title=Determination of the optical band-gap energy of cubic and hexagonal boron nitride using luminescence excitation spectroscopy|year=2008|last1=Evans|first1=D A|last2=McGlynn|first2=A G|last3=Towlson|first3=B M|last4=Gunn|first4=M|last5=Jones|first5=D|last6=Jenkins|first6=T E|last7=Winter|first7=R|last8=Poolton|first8=N R J|journal=Journal of Physics: Condensed Matter|volume=20|page=075233|bibcode = 2008JPCM...20g5233E|issue=7 |url=http://pure.aber.ac.uk/ws/files/77346/Evans-JPhysC-2008.pdf|hdl=2160/612|s2cid=52027854 |hdl-access=free}}</ref> || indirect || सूचीबद्ध बैंडगैप क्रमशः क्यूबिक या हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना के लिए हैं। पराबैंगनी एल ई डी के लिए संभावित रूप से उपयोगी होती है।
| III-V || 2 || [[Boron nitride|बोरॉन नाइट्राइड]] || BN || 5.96-6.36<ref name="bnbgap">{{cite journal|doi=10.1088/0953-8984/20/7/075233|title=Determination of the optical band-gap energy of cubic and hexagonal boron nitride using luminescence excitation spectroscopy|year=2008|last1=Evans|first1=D A|last2=McGlynn|first2=A G|last3=Towlson|first3=B M|last4=Gunn|first4=M|last5=Jones|first5=D|last6=Jenkins|first6=T E|last7=Winter|first7=R|last8=Poolton|first8=N R J|journal=Journal of Physics: Condensed Matter|volume=20|page=075233|bibcode = 2008JPCM...20g5233E|issue=7 |url=http://pure.aber.ac.uk/ws/files/77346/Evans-JPhysC-2008.pdf|hdl=2160/612|s2cid=52027854 |hdl-access=free}}</ref> || अप्रत्यक्ष || सूचीबद्ध बैंडगैप क्रमशः क्यूबिक या हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना के लिए हैं। पराबैंगनी एल ई डी के लिए संभावित रूप से उपयोगी होती है।
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| III-V || 2 || [[Aluminium phosphide|एल्यूमीनियम फास्फाइड]] || AlP || 2.45<ref name=safa/> || indirect ||
| III-V || 2 || [[Aluminium phosphide|एल्यूमीनियम फास्फाइड]] || AlP || 2.45<ref name=safa/> || अप्रत्यक्ष ||
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| III-V || 2 || [[Aluminium arsenide|एल्युमिनियम आर्सेनाइड]] || AlAs || 2.16<ref name=safa/> || indirect ||
| III-V || 2 || [[Aluminium arsenide|एल्युमिनियम आर्सेनाइड]] || AlAs || 2.16<ref name=safa/> || अप्रत्यक्ष ||
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| III-V || 2 || [[Gallium nitride|गैलियम नाइट्राइड]] || GaN || 3.44<ref name=ioffe/><ref name=safa/> || direct || एमजी के साथ पी-डोपिंग और एनीलिंग ने पहले उच्च दक्षता वाले नीले एल ई डी<ref name="handopto">John Dakin, Robert G. W. Brown [https://books.google.com/books?id=3GmcgL7Z-6YC&dq=gas+discharge+properties+mercury+neon+hydrogen+deuterium&pg=PA57 Handbook of optoelectronics, Volume 1], CRC Press, 2006 {{ISBN|0-7503-0646-7}} p. 57</ref> और [[blue laser|नीले लेज़रों]] की अनुमति दी। GaN ट्रांजिस्टर माइक्रोवेव पावर एम्पलीफायरों में उपयोग किए जाने वाले GaAs की तुलना में उच्च वोल्टेज और उच्च तापमान पर काम कर सकते हैं। जब डोप किया गया उदा। मैंगनीज, एक [[magnetic semiconductor|चुंबकीय अर्धचालक]] बन जाता है।
| III-V || 2 || [[Gallium nitride|गैलियम नाइट्राइड]] || GaN || 3.44<ref name=ioffe/><ref name=safa/> || प्रत्यक्ष || Mg के साथ p-डोपिंग और एनीलिंग ने पहले उच्च दक्षता वाले नीले एल ई डी<ref name="handopto">John Dakin, Robert G. W. Brown [https://books.google.com/books?id=3GmcgL7Z-6YC&dq=gas+discharge+properties+mercury+neon+hydrogen+deuterium&pg=PA57 Handbook of optoelectronics, Volume 1], CRC Press, 2006 {{ISBN|0-7503-0646-7}} p. 57</ref> और [[blue laser|नीले लेज़रों]] की अनुमति दी। GaN ट्रांजिस्टर माइक्रोवेव पावर एम्पलीफायरों में उपयोग किए जाने वाले GaAs की तुलना में उच्च वोल्टेज और उच्च तापमान पर कार्य कर सकते हैं। उदा. मैंगनीज जब डोप किया गया तब यह [[magnetic semiconductor|चुंबकीय अर्धचालक]] बन जाता है।
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| III-V || 2 || [[Gallium phosphide|गैलियम फास्फाइड]] || GaP || 2.26<ref name=ioffe/><ref name=safa/> || indirect || शुरुआती कम से मध्यम चमक वाले सस्ते लाल/नारंगी/हरे एल ई डी में उपयोग किया जाता है। स्टैंडअलोन या GaAsP के साथ उपयोग किया जाता है। पीले और लाल बत्ती के लिए पारदर्शी, GaAsP लाल/पीले एलईडी के लिए सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है। n-टाइप के लिए S या Te के साथ, p-टाइप के लिए Zn के साथ डोप किया गया। शुद्ध GaP हरा उत्सर्जित करता है, नाइट्रोजन-डोप्ड GaP पीला-हरा उत्सर्जित करता है, ZnO-डोप्ड GaP लाल उत्सर्जित करता है।
| III-V || 2 || [[Gallium phosphide|गैलियम फास्फाइड]] || GaP || 2.26<ref name=ioffe/><ref name=safa/> || अप्रत्यक्ष || आरम्भिक कम से मध्यम चमक वाले हल्के लाल/नारंगी/हरे एल ई डी में उपयोग किया जाता है। स्टैंडअलोन या GaAsP के साथ उपयोग किया जाता है। पीले और लाल बत्ती के लिए पारदर्शी GaAsP लाल/पीले एलईडी के लिए सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है। n-प्रकार के लिए S या Te के साथ, p-प्रकार के लिए Zn के साथ डोप किया गया। शुद्ध GaP हरा उत्सर्जित करता है, नाइट्रोजन-डोप्ड GaP पीला-हरा उत्सर्जित करता है एवं ZnO-डोप्ड GaP लाल उत्सर्जित करता है।
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| II-VI || 2 || [[Cadmium sulfide|कैडमियम सल्फाइड]] || CdS || 2.42<ref name=safa/> || direct || Used in [[photoresistor]]s और सौर कोशिकाओं में प्रयुक्त; सीडीएस/सीयू2एस पहला कुशल सौर सेल था। सीडीटीई के साथ सौर कोशिकाओं में प्रयोग किया जाता है। सामान्य [[quantum dot|क्वांटम डॉट्स]] के रूप में । क्रिस्टल ठोस-अवस्था लेज़रों के रूप में कार्य कर सकते हैं। इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट। जब डोप किया जाता है, तो [[phosphor|फॉस्फर]] के रूप में कार्य कर सकता है।
| II-VI || 2 || [[Cadmium sulfide|कैडमियम सल्फाइड]] || CdS || 2.42<ref name=safa/> || प्रत्यक्ष || [[photoresistor|फोटोरेसिस्टर]] में उपयोग और सौर कोशिकाओं में प्रयुक्त; CdS/Cu2S पहला कुशल सौर सेल था। CdTe के साथ सौर कोशिकाओं में प्रयोग किया जाता है। यह [[quantum dot|क्वांटम डॉट्स]] के रूप में सामान्य है। क्रिस्टल ठोस-अवस्था लेज़रों के रूप में कार्य कर सकते हैं। इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट। जब डोप किया जाता है तो [[phosphor|फॉस्फर]] के रूप में कार्य कर सकता है।
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| II-VI, oxide || 2 || [[Zinc oxide|ज़िंक ऑक्साइड]] || ZnO || 3.37<ref name=safa/> || direct || Photocatalytic. Band gap is tunable from 3 to 4&nbsp;eV by alloying with [[magnesium oxide]] and [[cadmium oxide]]. Intrinsic n-type, p-type doping is difficult. Heavy aluminium, indium, or gallium doping yields transparent conductive coatings; ZnO:Al is used as window coatings transparent in visible and reflective in infrared region and as conductive films in LCD displays and solar panels as a replacement of [[indium tin oxide]]. Resistant to radiation damage. Possible use in LEDs and laser diodes. Possible use in [[random laser]]s.
| II-VI, oxide || 2 || [[Zinc oxide|ज़िंक ऑक्साइड]] || ZnO || 3.37<ref name=safa/> || प्रत्यक्ष || फोटोकैटलिटिक। बैंड गैप को [[magnesium oxide|मैग्नीशियम ऑक्साइड]] और [[cadmium oxide|कैडमियम ऑक्साइड]] के साथ मिलाकर 3 से 4 eV तक ट्यून किया जा सकता है। आंतरिक एन-प्रकार, पी-प्रकार डोपिंग कठिन है। भारी एल्यूमीनियम, इंडियम या गैलियम डोपिंग से पारदर्शी प्रवाहकीय कोटिंग्स प्राप्त होती हैं; ZnO:Al का उपयोग इन्फ्रारेड क्षेत्र में दृश्य और परावर्तक में पारदर्शी विंडो कोटिंग के रूप में और [[indium tin oxide|इंडियम टिन ऑक्साइड]]. के प्रतिस्थापन के रूप में एलसीडी डिस्प्ले और सौर पैनलों में प्रवाहकीय फिल्मों के रूप में किया जाता है। विकिरण क्षति के लिए प्रतिरोधी। एल ई डी और लेजर डायोड में संभावित उपयोग। [[random laser|यादृच्छिक लेज़रों]] में संभावित उपयोग।
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| II-VI || 2 || [[Zinc selenide|जिंक सेलेनाइड]] || ZnSe || 2.7<ref name=safa/> || direct || Used for blue lasers and LEDs. Easy to n-type doping, p-type doping is difficult but can be done with e.g. nitrogen. Common optical material in infrared optics.
| II-VI || 2 || [[Zinc selenide|जिंक सेलेनाइड]] || ZnSe || 2.7<ref name=safa/> || प्रत्यक्ष || नीले लेज़रों और एलईडी के लिए उपयोग किया जाता है। n-प्रकार डोपिंग के लिए सरल, p-प्रकार डोपिंग कठिन है परन्तु उदा. नाइट्रोजन के साथ किया जा सकता है। इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स में सामान्य ऑप्टिकल सामग्री।
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| II-VI || 2 || [[Zinc sulfide|जिंक सल्फाइड]] || ZnS || 3.54/3.91<ref name=safa/> || direct || Band gap 3.54&nbsp;eV (cubic), 3.91 (hexagonal). Can be doped both n-type and p-type. Common scintillator/phosphor when suitably doped.
| II-VI || 2 || [[Zinc sulfide|जिंक सल्फाइड]] || ZnS || 3.54/3.91<ref name=safa/> || प्रत्यक्ष || बैंड गैप 3.54 eV (क्यूबिक), 3.91 (हेक्सागोनल)। n-प्रकार और पी-प्रकार दोनों को डोप किया जा सकता है। उपयुक्त रूप से डोप किए जाने पर सामान्य सिंटिलेटर / फॉस्फर।
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| II-VI || 2 || [[Zinc telluride|जिंक टेल्यूराइड]] || ZnTe || 2.3<ref name=safa/> || direct || Can be grown on AlSb, GaSb, InAs, and PbSe. Used in solar cells, components of microwave generators, blue LEDs and lasers. Used in electrooptics. Together with [[lithium niobate]] used to generate [[terahertz radiation]].
| II-VI || 2 || [[Zinc telluride|जिंक टेल्यूराइड]] || ZnTe || 2.3<ref name=safa/> || प्रत्यक्ष || AlSb, GaSb, InAs और PbSe पर उगाया जा सकता है। सौर कोशिकाओं, माइक्रोवेव जनरेटर के घटकों, नीले एलईडी और लेजर में उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोऑप्टिक्स में उपयोग किया जाता है। [[lithium niobate|लिथियम नाइओबेट]] के साथ मिलकर [[terahertz radiation|टेराहर्ट्ज विकिरण]] उत्पन्न करते थे।
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| Oxide || 2 || [[Copper(I) oxide|कॉपर (आई) ऑक्साइड]] || Cu<sub>2</sub>O || 2.17<ref>{{cite book|chapter=Cuprous oxide (Cu2O) band structure, band energies|title=Landolt-Börnstein – Group III Condensed Matter. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology|volume=41C: Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I|pages=1–4|editor1=O. Madelung |editor2=U. Rössler |editor3=M. Schulz |doi=10.1007/10681727_62|series=Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter|year=1998|isbn=978-3-540-64583-2}}</ref> || || One of the most studied semiconductors. Many applications and effects first demonstrated with it. Formerly used in rectifier diodes, before silicon.
| Oxide || 2 || [[Copper(I) oxide|कॉपर (आई) ऑक्साइड]] || Cu<sub>2</sub>O || 2.17<ref>{{cite book|chapter=Cuprous oxide (Cu2O) band structure, band energies|title=Landolt-Börnstein – Group III Condensed Matter. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology|volume=41C: Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I|pages=1–4|editor1=O. Madelung |editor2=U. Rössler |editor3=M. Schulz |doi=10.1007/10681727_62|series=Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter|year=1998|isbn=978-3-540-64583-2}}</ref> || || यह सबसे अधिक अध्ययन किए गए अर्धचालकों में से एक है। कई अनुप्रयोगों और प्रभावों ने सबसे पहले इसके साथ प्रदर्शन किया। पूर्व में सिलिकॉन से पहले रेक्टीफायर डायोड में प्रयोग किया जाता था।
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| Oxide || 2 || [[Tin dioxide|टिन डाइऑक्साइड]] || SnO<sub>2</sub> || 3.7 || || Oxygen-deficient n-type semiconductor. Used in gas sensors, and as a transparent conductor.
| Oxide || 2 || [[Tin dioxide|टिन डाइऑक्साइड]] || SnO<sub>2</sub> || 3.7 || || यह ऑक्सीजन की कमी वाले n-प्रकार अर्धचालक है। गैस सेंसर में और एक पारदर्शी कंडक्टर के रूप में उपयोग किया जाता है।
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| Layered || 2 || [[Gallium(II) selenide|गैलियम सेलेनाइड]] || GaSe || 2.1 || indirect || Photoconductor. Uses in nonlinear optics. Used as 2D-material. Air sensitive.<ref name=":1">{{Cite journal|last1=Arora|first1=Himani|last2=Erbe|first2=Artur|date=2021|title=Recent progress in contact, mobility, and encapsulation engineering of InSe and GaSe|journal=InfoMat|language=en|volume=3|issue=6|pages=662–693|doi=10.1002/inf2.12160|issn=2567-3165|doi-access=free}}</ref><ref name=":2">{{Cite journal|last1=Arora|first1=Himani|last2=Jung|first2=Younghun|last3=Venanzi|first3=Tommaso|last4=Watanabe|first4=Kenji|last5=Taniguchi|first5=Takashi|last6=Hübner|first6=René|last7=Schneider|first7=Harald|last8=Helm|first8=Manfred|last9=Hone|first9=James C.|last10=Erbe|first10=Artur|date=2019-11-20|title=Effective Hexagonal Boron Nitride Passivation of Few-Layered InSe and GaSe to Enhance Their Electronic and Optical Properties|url=https://doi.org/10.1021/acsami.9b13442|journal=ACS Applied Materials & Interfaces|volume=11|issue=46|pages=43480–43487|doi=10.1021/acsami.9b13442|pmid=31651146 |hdl=11573/1555190 |s2cid=204884014 |issn=1944-8244}}</ref><ref name=":3">{{Cite web|last=Arora|first=Himani|date=2020|title=Charge transport in two-dimensional materials and their electronic applications|url=https://himani-arora-ha.github.io/pdf/Dissertation.pdf|url-status=live|access-date=July 1, 2021|website=Doctoral Dissertation}}</ref>
| Layered || 2 || [[Gallium(II) selenide|गैलियम सेलेनाइड]] || GaSe || 2.1 || अप्रत्यक्ष || फोटोकंडक्टर। नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स में उपयोग करता है। 2D-सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। यह वायु संवेदनशील है।<ref name=":1">{{Cite journal|last1=Arora|first1=Himani|last2=Erbe|first2=Artur|date=2021|title=Recent progress in contact, mobility, and encapsulation engineering of InSe and GaSe|journal=InfoMat|language=en|volume=3|issue=6|pages=662–693|doi=10.1002/inf2.12160|issn=2567-3165|doi-access=free}}</ref><ref name=":2">{{Cite journal|last1=Arora|first1=Himani|last2=Jung|first2=Younghun|last3=Venanzi|first3=Tommaso|last4=Watanabe|first4=Kenji|last5=Taniguchi|first5=Takashi|last6=Hübner|first6=René|last7=Schneider|first7=Harald|last8=Helm|first8=Manfred|last9=Hone|first9=James C.|last10=Erbe|first10=Artur|date=2019-11-20|title=Effective Hexagonal Boron Nitride Passivation of Few-Layered InSe and GaSe to Enhance Their Electronic and Optical Properties|url=https://doi.org/10.1021/acsami.9b13442|journal=ACS Applied Materials & Interfaces|volume=11|issue=46|pages=43480–43487|doi=10.1021/acsami.9b13442|pmid=31651146 |hdl=11573/1555190 |s2cid=204884014 |issn=1944-8244}}</ref><ref name=":3">{{Cite web|last=Arora|first=Himani|date=2020|title=Charge transport in two-dimensional materials and their electronic applications|url=https://himani-arora-ha.github.io/pdf/Dissertation.pdf|url-status=live|access-date=July 1, 2021|website=Doctoral Dissertation}}</ref>
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=== बैंडगैप ===
=== बैंडगैप ===
{{Main|Band gap}}
{{Main|बैंडगैप}}
[[क्वांटम यांत्रिकी]] विशिष्ट इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों या बैंडों की एक श्रृंखला को जन्म देती है, जो सामग्री से सामग्री में भिन्न होती है। प्रत्येक बैंड में एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं; यदि परमाणु में अधिक इलेक्ट्रॉन हैं तो वे उच्च ऊर्जा बैंड में मजबूर हो जाते हैं। बाहरी ऊर्जा की उपस्थिति में, कुछ इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करेंगे और इसे जारी करने से पहले और निचले बैंड में वापस गिरने से पहले, ऊर्जा बैंड को वापस ऊपर ले जाएंगे। बाहरी ऊर्जा के निरंतर उपयोग के साथ, कमरे के तापमान पर मौजूद तापीय ऊर्जा की तरह, एक संतुलन तक पहुँच जाता है जहाँ बैंड के ऊपर और नीचे जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की आबादी बराबर होती है।
[[क्वांटम यांत्रिकी]] विशिष्ट इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों या बैंडों की श्रृंखला को उत्पन्न करती है जो सामग्री से सामग्री में भिन्न होती है। प्रत्येक बैंड में निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। यदि परमाणु में अधिक इलेक्ट्रॉन हैं तो वे उच्च ऊर्जा बैंड में विवश हो जाते हैं। बाहरी ऊर्जा की उपस्थिति में कुछ इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करेंगे और इसे जारी करने से पहले और निचले बैंड में वापस गिरने से पहले ऊर्जा बैंड को वापस ऊपर ले जाएंगे। बाहरी ऊर्जा के निरंतर उपयोग के साथ कमरे के तापमान पर उपस्थित तापीय ऊर्जा की तरह संतुलन तक पहुँच जाता है जहाँ बैंड के ऊपर और नीचे जाने वाले इलेक्ट्रॉनों का घनत्व समान्तर होता है।


ऊर्जा बैंड के वितरण और उनके मध्य के बैंड गैप के आधार पर, सामग्रियों में बहुत भिन्न विद्युत गुण होंगे। उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर अधिकांश [[धातु]]ओं में आंशिक रूप से भरे हुए बैंड की एक श्रृंखला होती है जो इलेक्ट्रॉनों को कम लागू ऊर्जा के साथ जोड़ने या निकालने की अनुमति देती है। जब एक साथ कसकर पैक किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन परमाणु से परमाणु में आसानी से जा सकते हैं, जिससे वे उत्कृष्ट विद्युत चालक बन जाते हैं। इसकी तुलना में, अधिकांश [[प्लास्टिक]] सामग्रियों में व्यापक रूप से ऊर्जा का स्तर होता है जिसके लिए उनके परमाणुओं के मध्य इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने के लिए काफी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे वे प्राकृतिक इन्सुलेटर (बिजली) बन जाते हैं। अर्धचालक वे पदार्थ होते हैं जिनमें दोनों प्रकार के बैंड होते हैं और सामान्य परिचालन तापमान पर कुछ इलेक्ट्रॉन दोनों बैंड में होते हैं।
ऊर्जा बैंड के वितरण और उनके मध्य के बैंड गैप के आधार पर सामग्रियों में बहुत भिन्न विद्युत गुण होंगे। उदाहरण के लिए कमरे के तापमान पर अधिकांश [[धातु]]ओं में आंशिक रूप से भरे हुए बैंड की श्रृंखला होती है जो इलेक्ट्रॉनों को कम लागू ऊर्जा के साथ जोड़ने या निकालने की अनुमति देती है। जब एक साथ कसकर पैक किया जाता है तो इलेक्ट्रॉन परमाणु से परमाणु में सरलता से जा सकते हैं जिससे वे उत्कृष्ट विद्युत चालक बन जाते हैं। इसकी तुलना में अधिकांश [[प्लास्टिक]] सामग्रियों में व्यापक रूप से ऊर्जा का स्तर होता है जिसके लिए उनके परमाणुओं के मध्य इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है जिससे वे प्राकृतिक विसंवाहक (बिजली) बन जाते हैं। अर्धचालक वे पदार्थ होते हैं जिनमें दोनों प्रकार के बैंड होते हैं और सामान्य परिचालन तापमान पर कुछ इलेक्ट्रॉन दोनों बैंड में होते हैं।


अर्धचालकों में, थोड़ी मात्रा में ऊर्जा जोड़ने से अधिक इलेक्ट्रॉनों को [[चालन बैंड]] में धकेल दिया जाता है, जिससे वे अधिक प्रवाहकीय हो जाते हैं और धारा को एक चालक की तरह प्रवाहित होने देते हैं। इस लागू ऊर्जा की ध्रुवीयता को उलटने से इलेक्ट्रॉनों को अधिक व्यापक रूप से अलग किए गए बैंड में धकेल दिया जाता है, जिससे वे इन्सुलेटर बन जाते हैं और प्रवाह को रोक देते हैं। चूंकि इन दो स्तरों के मध्य इलेक्ट्रॉनों को धकेलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा बहुत कम है, अर्धचालक बहुत कम ऊर्जा इनपुट के साथ स्विचिंग की अनुमति देते हैं। हालाँकि, यह स्विचिंग प्रक्रिया दो राज्यों के मध्य स्वाभाविक रूप से वितरित होने वाले इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर करती है, इसलिए छोटे इनपुट के कारण जनसंख्या के आँकड़े तेजी से बदलते हैं। जैसा कि मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन वितरण के कारण बाहरी तापमान में परिवर्तन होता है, अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉन सामान्य रूप से खुद को एक या दूसरी अवस्था में पाएंगे, जिससे स्विचिंग क्रिया अपने आप हो जाएगी, या पूरी तरह से रुक जाएगी।
अर्धचालकों में कम मात्रा में ऊर्जा जोड़ने से अधिक इलेक्ट्रॉनों को [[चालन बैंड]] में धकेल दिया जाता है जिससे वे अधिक प्रवाहकीय हो जाते हैं और धारा को चालक की तरह प्रवाहित होने देते हैं। इस लागू ऊर्जा की ध्रुवीयता को उलटने से इलेक्ट्रॉनों को अधिक व्यापक रूप से पृथक किए गए बैंड में धकेल दिया जाता है जिससे वे विसंवाहक बन जाते हैं और प्रवाह को रोक देते हैं। चूंकि इन दो स्तरों के मध्य इलेक्ट्रॉनों को धकेलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा बहुत कम है जिससे ये अर्धचालक बहुत कम ऊर्जा इनपुट के साथ स्विचिंग की अनुमति देते हैं। जबकि यह स्विचिंग प्रक्रिया दो राज्यों के मध्य स्वाभाविक रूप से वितरित होने वाले इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर करती है इसलिए छोटे इनपुट के कारण जनसंख्या के आँकड़े तीव्रता से परिवर्तित होते हैं। जैसा कि मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन वितरण के कारण बाहरी तापमान में परिवर्तन होता है जहाँ अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉन सामान्य रूप से स्वयं को एक या दूसरी अवस्था में पाएंगे जिससे स्विचिंग क्रिया स्वतः हो जाएगी या पूर्ण रूप से रुक जाएगी।


परमाणुओं का आकार और परमाणु में [[प्रोटॉन]] की संख्या बैंडगैप की ताकत और लेआउट के प्राथमिक भविष्यवक्ता हैं। छोटे परमाणुओं और मजबूत परमाणु बंधों वाली सामग्री व्यापक बैंडगैप से जुड़ी होती है। III-V यौगिकों के संबंध में, नाइट्राइड सबसे बड़े बैंडगैप से जुड़े हैं। बैंडगैप को मिश्रधातु द्वारा इंजीनियर किया जा सकता है, और वेजर्ड के नियम में कहा गया है कि जाली स्थिरांक और स्थिर तापमान पर एक ठोस समाधान की संरचना के मध्य एक रैखिक संबंध है। [[बैंड संरचना]] में कंडक्शन बैंड मिनिमा बनाम मैक्सिमा की स्थिति निर्धारित करती है कि क्या एक बैंडगैप [[प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड अंतराल]] है, जहां प्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करती है, और अप्रत्यक्ष बैंडगैप कम दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। इसी तरह, प्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री दृढ़ता से प्रकाश का उत्सर्जन करती है, जबकि अप्रत्यक्ष बैंडगैप सेमीकंडक्टर खराब प्रकाश उत्सर्जक होते हैं, जब तक कि डोपेंट को जोड़ा नहीं जाता है, जो जोड़े को प्रकाश में दृढ़ता से जोड़ता है।
परमाणुओं का आकार और परमाणु में [[प्रोटॉन]] की संख्या बैंडगैप की शक्ति और लेआउट के प्राथमिक भविष्यवक्ता हैं। छोटे परमाणुओं और शक्तिशाली परमाणु बंधों वाली सामग्री व्यापक बैंडगैप से जुड़ी होती है। III-V यौगिकों के संबंध में नाइट्राइड सबसे बड़े बैंडगैप से जुड़े हैं। बैंडगैप को मिश्रधातु द्वारा इंजीनियर किया जा सकता है और वेजर्ड के नियम में कहा गया है कि जाली स्थिरांक और स्थिर तापमान पर एक ठोस समाधान की संरचना के मध्य एक रैखिक संबंध है। [[बैंड संरचना]] में कंडक्शन बैंड मिनिमा बनाम मैक्सिमा की स्थिति निर्धारित करती है कि क्या एक बैंडगैप [[प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड अंतराल]] है जहां प्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करती है, और अप्रत्यक्ष बैंडगैप कम दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। इसी प्रकार प्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री दृढ़ता से प्रकाश का उत्सर्जन करती है जबकि अप्रत्यक्ष बैंडगैप अर्धचालक खराब प्रकाश उत्सर्जक होते हैं जब तक कि डोपेंट को जोड़ा नहीं जाता है जो जोड़े को प्रकाश में दृढ़ता से जोड़ता है।


=== ऑप्टिकल गुण ===
=== प्रकाशीय गुण ===


वेवलेंथ और बैंडगैप के मध्य संबंध यह है कि बैंडगैप की ऊर्जा वह न्यूनतम ऊर्जा है जो चालन बैंड में एक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक है। इस उत्तेजना को पैदा करने के लिए एक असिस्टेड फोटॉन के लिए, उसमें कम से कम इतनी ऊर्जा होनी चाहिए। विपरीत प्रक्रिया में, जब उत्तेजित इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़े [[वाहक पीढ़ी और पुनर्संयोजन]] से गुजरते हैं, तो फोटॉन ऊर्जा के साथ उत्पन्न होते हैं जो बैंडगैप के परिमाण के अनुरूप होते हैं।
तरंग दैर्घ्य और बैंडगैप के मध्य संबंध यह है कि बैंडगैप की ऊर्जा वह न्यूनतम ऊर्जा है जो चालन बैंड में इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक है। इस उत्तेजना को उत्पन्न करने के लिए असिस्टेड फोटॉन के लिए उसमें कम से कम इतनी ऊर्जा होनी चाहिए। विपरीत प्रक्रिया में जब उत्तेजित इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़े [[वाहक पीढ़ी और पुनर्संयोजन]] से होकर निकलते हैं तो फोटॉन ऊर्जा के साथ उत्पन्न होते हैं जो बैंडगैप के परिमाण के अनुरूप होते हैं।


बैंडगैप तरंग दैर्ध्य को निर्धारित करता है जिस पर एल ई डी प्रकाश उत्सर्जित करता है और तरंग दैर्ध्य जिस पर फोटोवोल्टिक्स सबसे अधिक कुशलता से संचालित होता है। इसलिए व्यापक-बैंडगैप उपकरण अन्य अर्धचालक उपकरणों की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य में उपयोगी होते हैं। उदाहरण के लिए, 1.4 eV के GaAs के लिए बैंडगैप लगभग 890 एनएम के तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है, जो अवरक्त प्रकाश है (प्रकाश ऊर्जा के लिए समतुल्य तरंगदैर्घ्य को eV में ऊर्जा द्वारा स्थिर 1240 nm-eV को विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है, इसलिए 1240 एनएम-ईवी/1.4 ईवी = 886 एनएम)।
बैंडगैप तरंग दैर्ध्य को निर्धारित करता है जिस पर एलईडी प्रकाश उत्सर्जित करता है और तरंग दैर्ध्य जिस पर फोटोवोल्टिक्स सबसे अधिक कुशलता से संचालित होता है। इसलिए व्यापक-बैंडगैप उपकरण अन्य अर्धचालक उपकरणों की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य में उपयोगी होते हैं। उदाहरण के लिए 1.4 eV के GaAs के लिए बैंडगैप लगभग 890 nm के तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है जो अवरक्त प्रकाश है ''(प्रकाश ऊर्जा के लिए समतुल्य तरंगदैर्घ्य को eV में ऊर्जा द्वारा स्थिर 1240 nm-eV को विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है अतः 1240 nm-eV/1.4 eV = 886 nm)''।
चूंकि सौर स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों के लिए परतों के साथ एक फोटोवोल्टिक सेल से उच्चतम दक्षता का उत्पादन किया जाएगा, आधुनिक मल्टी-जंक्शन सौर कोशिकाओं में विभिन्न बैंडगैप के साथ कई परतें होती हैं, और व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक के हिस्से को इकट्ठा करने के लिए एक प्रमुख घटक होते हैं। इन्फ्रारेड से परे स्पेक्ट्रम।<ref>{{cite book |last1=Ahmed |first1=Samir A. |editor1-last=Manassah |editor1-first=Jamal T. |title=वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत|date=1980 |publisher=Elsevier |page=365 |chapter=Prospects for Photovoltaic Conversion of Solar Energy}}</ref> प्रकाश अनुप्रयोगों में एलईडी का उपयोग विशेष रूप से व्यापक-बैंडगैप नाइट्राइड अर्धचालक के विकास पर निर्भर करता है।


=== ब्रेकडाउन फ़ील्ड ===
चूंकि सौर स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों के लिए परतों के साथ फोटोवोल्टिक सेल से उच्चतम दक्षता का उत्पादन किया जाएगा एवं आधुनिक मल्टी-जंक्शन सौर कोशिकाओं में विभिन्न बैंडगैप के साथ कई परतें होती हैं और व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक के इन्फ्रारेड से परे स्पेक्ट्रम<ref>{{cite book |last1=Ahmed |first1=Samir A. |editor1-last=Manassah |editor1-first=Jamal T. |title=वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत|date=1980 |publisher=Elsevier |page=365 |chapter=Prospects for Photovoltaic Conversion of Solar Energy}}</ref> भाग को इकट्ठा करने के लिए प्रमुख घटक होते हैं। प्रकाश अनुप्रयोगों में एलईडी का उपयोग विशेष रूप से व्यापक-बैंडगैप नाइट्राइड अर्धचालक के विकास पर निर्भर करता है।
[[प्रभाव आयनीकरण]] को अक्सर टूटने का कारण माना जाता है। टूटने के बिंदु पर, एक अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन पर्याप्त [[गतिज ऊर्जा]] से जुड़े होते हैं, जब वे जाली परमाणुओं से टकराते हैं तो वाहक उत्पन्न करते हैं।
 
=== फ़ील्ड विभाजन ===
[[प्रभाव आयनीकरण]] को अधिकतर विभाजन का कारण माना जाता है। विभाजित बिंदु पर अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन पर्याप्त [[गतिज ऊर्जा]] से जुड़े होते हैं जब वे जाली परमाणुओं से टकराते हैं तो वाहक उत्पन्न करते हैं।


व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज से जुड़े होते हैं। यह प्रभाव के माध्यम से वाहक उत्पन्न करने के लिए आवश्यक एक बड़े [[विद्युत क्षेत्र]] के कारण है।
व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज से जुड़े होते हैं। यह प्रभाव के माध्यम से वाहक उत्पन्न करने के लिए आवश्यक एक बड़े [[विद्युत क्षेत्र]] के कारण है।


उच्च विद्युत क्षेत्रों में, ऑप्टिकल फोनों से [[बिखरने]] के कारण बहाव वेग [[वेग संतृप्ति]]। एक विशेष तापमान पर कम ऑप्टिकल फोनोन में एक उच्च [[ऑप्टिकल फोनन]] ऊर्जा का परिणाम होता है, और इसलिए कम बिखरने वाले केंद्र होते हैं, और व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन उच्च शिखर वेग प्राप्त कर सकते हैं।
उच्च विद्युत क्षेत्रों में प्रकाशिक फोनों से [[बिखरने]] के कारण बहाव वेग [[वेग संतृप्ति]] एक विशेष तापमान पर कम ऑप्टिकल फोनोन में उच्च [[ऑप्टिकल फोनन]] ऊर्जा का परिणाम होता है और इसलिए बिखरने वाले केंद्र कम होते हैं और व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन उच्च शिखर वेग प्राप्त कर सकते हैं।


बहाव वेग एक मध्यवर्ती विद्युत क्षेत्र में चरम पर पहुंच जाता है और उच्च क्षेत्रों में एक छोटी बूंद से गुजरता है। इंटरवेली [[बिखरने का केंद्र]] विद्युत क्षेत्रों में एक अतिरिक्त स्कैटरिंग मैकेनिज्म है, और यह कंडक्शन बैंड की सबसे निचली घाटी से ऊपरी घाटियों तक वाहक के स्थानांतरण के कारण होता है, जहां निचला बैंड वक्रता प्रभावी द्रव्यमान (सॉलिड-स्टेट फिजिक्स) को बढ़ाता है। इलेक्ट्रॉनों और [[इलेक्ट्रॉन गतिशीलता]] को कम करता है। [[अंतराल बिखराव]] बिखरने के कारण उच्च विद्युत क्षेत्रों में बहाव वेग में गिरावट उच्च [[संतृप्ति वेग]] की तुलना में कम है जो कम ऑप्टिकल फोनन बिखरने से उत्पन्न होती है। इसलिए एक समग्र उच्च संतृप्ति वेग है।
बहाव वेग मध्यवर्ती विद्युत क्षेत्र में चरम पर पहुंच जाता है और उच्च क्षेत्रों में कम मात्रा से गुजरता है। [[बिखरने का केंद्र|इंटरवेली बिखराव]] विद्युत क्षेत्रों में अतिरिक्त स्कैटरिंग मैकेनिज्म है और यह कंडक्शन बैंड की सबसे निचली घाटी से ऊपरी घाटियों तक वाहक के स्थानांतरण के कारण होता है जहां निचला बैंड वक्रता प्रभावी द्रव्यमान (सॉलिड-स्टेट फिजिक्स) को बढ़ाता है। जो इलेक्ट्रॉनों और [[इलेक्ट्रॉन गतिशीलता]] को कम करता है। [[अंतराल बिखराव|इंटरवेली]] [[अंतराल बिखराव|बिखराव]] बिखरने के कारण उच्च विद्युत क्षेत्रों में बहाव वेग में गिरावट उच्च [[संतृप्ति वेग]] की तुलना में कम है जो कम प्रकाशिक फोनन बिखरने से उत्पन्न होती है। इसलिए समग्र उच्च संतृप्ति वेग है।


=== ऊष्मीय गुण ===
=== ऊष्मीय गुण ===
सिलिकॉन और अन्य सामान्य सामग्रियों में 1 से 1.5 इलेक्ट्रॉनवोल्ट (eV) के क्रम में एक बैंडगैप होता है, जिसका अर्थ है कि ऐसे अर्धचालक उपकरणों को अपेक्षाकृत कम वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। जबकि इसका तात्पर्य यह भी है कि वे तापीय ऊर्जा द्वारा अधिक आसानी से सक्रिय होते हैं, जो उनके उचित संचालन में हस्तक्षेप करता है। यह सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को लगभग 100 °C से नीचे परिचालन तापमान तक सीमित कर देता है, जिसके बाद उपकरणों की अनियंत्रित थर्मल सक्रियता उनके लिए सही ढंग से काम करना मुश्किल बना देती है। व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में सामान्य रूप से 2 से 4 eV के क्रम में बैंडगैप होता है, जिससे वे 300 डिग्री सेल्सियस के क्रम में बहुत अधिक तापमान पर काम कर सकते हैं। यह उन्हें सैन्य अनुप्रयोगों में अत्यधिक आकर्षक बनाता है, जहाँ उन्होंने उचित मात्रा में उपयोग देखा है।
सिलिकॉन और अन्य सामान्य सामग्रियों में 1 से 1.5 इलेक्ट्रॉनवोल्ट (eV) के क्रम में बैंडगैप होता है जिसका अर्थ है कि ऐसे अर्धचालक उपकरणों को अपेक्षाकृत कम वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। जबकि इसका तात्पर्य यह भी है कि वे तापीय ऊर्जा द्वारा अधिक सरलता से सक्रिय होते हैं जो उनके उचित संचालन में हस्तक्षेप करता है। यह सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को लगभग 100 °C से नीचे परिचालन तापमान तक सीमित कर देता है जिसके बाद उपकरणों की अनियंत्रित थर्मल सक्रियता उनके लिए सही ढंग से कार्य करना कठिन बना देती है। व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में सामान्य रूप से 2 से 4 eV के क्रम में बैंडगैप होता है जिससे वे 300 डिग्री सेल्सियस के क्रम में बहुत अधिक तापमान पर कार्य कर सकते हैं। यह उन्हें सैन्य अनुप्रयोगों में अत्यधिक आकर्षक बनाता है जहाँ उन्होंने उचित मात्रा में उपयोग देखा है।


पिघलने के तापमान, [[थर्मल विस्तार गुणांक]], और तापीय चालकता को द्वितीयक गुण माना जा सकता है जो प्रसंस्करण में आवश्यक हैं, और ये गुण व्यापक-बैंडगैप सामग्री में संबंध से संबंधित हैं। मजबूत बांड के परिणामस्वरूप उच्च पिघलने का तापमान और कम तापीय विस्तार गुणांक होता है। एक उच्च डिबाई तापमान के परिणामस्वरूप उच्च तापीय चालकता होती है। ऐसे ऊष्मीय गुणों के साथ, गर्मी आसानी से दूर हो जाती है।
पिघलने के तापमान, [[थर्मल विस्तार गुणांक]], और तापीय चालकता को द्वितीयक गुण माना जा सकता है जो प्रसंस्करण में आवश्यक हैं और ये गुण व्यापक-बैंडगैप सामग्री में संबंध से संबंधित हैं। मजबूत बांड के परिणामस्वरूप उच्च पिघलने का तापमान और कम तापीय विस्तार गुणांक होता है। एक उच्च डिबाई तापमान के परिणामस्वरूप उच्च तापीय चालकता होती है। ऐसे ऊष्मीय गुणों के साथ, गर्मी सरलता से दूर हो जाती है।


== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==


=== उच्च शक्ति अनुप्रयोग ===
=== उच्च शक्ति अनुप्रयोग ===
व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक का उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में एक उपयोगी गुण है जिसके लिए बड़े विद्युत क्षेत्रों की आवश्यकता होती है।
व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक का उच्च विभाजन वोल्टेज उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में उपयोगी गुण है जिसके लिए बड़े विद्युत क्षेत्रों की आवश्यकता होती है।


उच्च शक्ति और उच्च तापमान के लिए उपकरण<ref name="Kirschman"/>अनुप्रयोगों को विकसित किया गया है। गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड दोनों ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त मजबूत सामग्री हैं। इसकी मजबूती और निर्माण में आसानी के कारण, सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालक का व्यापक रूप से उपयोग किए जाने की उम्मीद है, हाइब्रिड और ऑल-इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सरल और उच्च दक्षता चार्जिंग बनाने, ऊर्जा हानि को कम करने, लंबे समय तक चलने वाली [[सौर ऊर्जा]] और [[पवन ऊर्जा]] पावर कन्वर्टर्स का निर्माण, और भारी ग्रिड सबस्टेशन ट्रांसफार्मर को खत्म करना।<ref name=spectrum1>{{citation
उच्च शक्ति और उच्च तापमान के लिए उपकरण<ref name="Kirschman"/>अनुप्रयोगों को विकसित किया गया है। गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड दोनों ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सामग्री हैं। इसकी मजबूती और निर्माण में सरलता के कारण सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालक का व्यापक रूप से उपयोग किए जाने एवं हाइब्रिड और सभी-इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सरल और उच्च दक्षता चार्जिंग बनाने, ऊर्जा हानि को कम करने, लंबे समय तक चलने वाली [[सौर ऊर्जा]] और [[पवन ऊर्जा]] पावर कन्वर्टर्स का निर्माण और भारी ग्रिड सबस्टेशन ट्रांसफार्मर को समाप्त करने की आशा है।<ref name=spectrum1>{{citation
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}}</ref> क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड का भी उपयोग किया जाता है।{{citation needed|date=December 2015}} इनमें से अधिकांश [[अंतरिक्ष कार्यक्रम]]ों और सैन्य प्रणालियों में विशेषज्ञ अनुप्रयोगों के लिए हैं। उन्होंने सामान्य बिजली अर्धचालक बाजार में सिलिकॉन को अपने प्रमुख स्थान से विस्थापित करना शुरू नहीं किया है।
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=== प्रकाश उत्सर्जक डायोड ===
=== प्रकाश उत्सर्जक डायोड ===
अधिक चमक और लंबे जीवन की विशेषताओं के साथ सफेद एल ई डी ने कई स्थितियों में गरमागरम बल्बों को बदल दिया है। अगली पीढ़ी के डीवीडी प्लेयर ([[ब्लू रे]] और [[एचडी डीवीडी]] प्रारूप) GaN-आधारित [[वायलेट लेजर]] का उपयोग करते हैं।
अधिक चमक और लंबे जीवन की विशेषताओं के साथ सफेद एल ई डी ने कई स्थितियों में तापदीप्त बल्बों को परिवर्तित कर दिया है। अगली पीढ़ी के डीवीडी प्लेयर ([[ब्लू रे]] और [[एचडी डीवीडी]] प्रारूप) GaN-आधारित [[वायलेट लेजर]] का उपयोग करते हैं।


=== [[ट्रांसड्यूसर]] ===
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बड़े [[पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव]] व्यापक-बैंडगैप सामग्री को ट्रांसड्यूसर के रूप में उपयोग करने की अनुमति देते हैं।
वृहत [[पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव]] व्यापक-बैंडगैप सामग्री को ट्रांसड्यूसर के रूप में उपयोग करने की अनुमति देते हैं।


=== उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशीलता ट्रांजिस्टर ===
=== उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशीलता ट्रांजिस्टर ===
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{{Main|उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशील ट्रांजिस्टर}}
बहुत उच्च गति वाला GaN उच्च इंटरफ़ेस-चार्ज घनत्व की घटना का उपयोग करता है।
 
अधिक उच्च गति वाला GaN उच्च इंटरफ़ेस-चार्ज घनत्व की घटना का उपयोग करता है।


इसकी लागत के कारण, एल्यूमीनियम नाइट्राइड का अब तक ज्यादातर सैन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
इसकी लागत के कारण एल्यूमीनियम नाइट्राइड का अब तक ज्यादातर सैन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।


== महत्वपूर्ण व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक ==
== महत्वपूर्ण व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक ==
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* ऊर्जा अंतराल
* ऊर्जा अंतराल
* प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड अंतराल
* प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड अंतराल
* सेमीकंडक्टर (सामग्री)
* अर्धचालक (सामग्री)
* [[सेमीकंडक्टर डिवाइस|सेमीकंडक्टर उपकरण]]
* [[सेमीकंडक्टर डिवाइस|अर्धचालक उपकरण]]
* सेमीकंडक्टर सामग्री की सूची
* अर्धचालक सामग्री की सूची


==संदर्भ==
==संदर्भ==

Revision as of 21:58, 20 June 2023

व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक, (WBG अर्धचालक या WBGSs के रूप में भी जाना जाता है) अर्धचालक सामग्री होते हैं जिनमें पारंपरिक अर्धचालक की तुलना में बड़ा ऊर्जा अंतराल होता है। सिलिकॉन जैसे पारंपरिक अर्धचालकों में 0.6 – 1.5 इलेक्ट्रॉन वोल्ट (eV) की सीमा में बैंडगैप होता है जबकि व्यापक-बैंडगैप सामग्री में 2 eV से ऊपर की सीमा में बैंडगैप होता है।[1][2] सामान्य रूप से व्यापक-बैंडगैप अर्धचालकों में इलेक्ट्रॉनिक गुण होते हैं जो परंपरागत अर्धचालकों और इन्सुलेटर (बिजली) के मध्य आते हैं।

व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक उपकरणों को सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड जैसे पारंपरिक अर्धचालक पदार्थों की तुलना में बहुत अधिक वोल्टेज, आवृत्तियों और तापमान पर संचालित करने की अनुमति देते हैं। वे अल्प-तरंग दैर्घ्य (ग्रीन-यूवी) प्रकाश उत्सर्जक डायोड या लेज़र बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रमुख घटक हैं और कुछ रेडियो आवृत्ति अनुप्रयोगों, विशेष रूप से सैन्य राडार में भी उपयोग किए जाते हैं। उनके आंतरिक गुण उन्हें अन्य अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाते हैं और वे सामान्य अर्धचालक उपयोग के लिए अगली पीढ़ी के उपकरणों के प्रमुख दावेदारों में से एक हैं।

व्यापक बैंडगैप उन उपकरणों को अनुमति देने के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो उन्हें 300 डिग्री सेल्सियस के क्रम में बहुत अधिक तापमान पर संचालित करने के लिए उपयोग करते हैं। यह उन्हें सैन्य अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक आकर्षक बनाता है जहाँ उनका उचित मात्रा में उपयोग देखा है। उच्च तापमान सहिष्णुता का अर्थ यह भी है कि इन उपकरणों को सामान्य परिस्थितियों में उच्च शक्ति स्तर पर संचालित किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त अधिकांश व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में पारंपरिक अर्धचालकों के दस गुना के क्रम में बहुत अधिक महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र घनत्व भी होता है। संयुक्त रूप से ये गुण उन्हें बहुत अधिक वोल्टेज और धाराओं पर संचालित करने की अनुमति देते हैं जो उन्हें सैन्य, रेडियो और विद्युत शक्ति रूपांतरण अनुप्रयोगों में अत्यधिक मूल्यवान बनाता है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग का मानना ​​है कि वे नए विद्युत ग्रिड और वैकल्पिक ऊर्जा उपकरणों के साथ-साथ प्लग-इन इलेक्ट्रिक वाहनों से लेकर इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव तक उच्च-शक्ति वाले वाहनों में उपयोग किए जाने वाले शक्तिशाली और कुशल बिजली घटकों में एक मूलभूत तकनीक होगी।[3] अधिकांश व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में उच्च मुक्त-इलेक्ट्रॉन वेग भी होते हैं जो उन्हें उच्च स्विचिंग गति पर कार्य करने की अनुमति देता है जो रेडियो अनुप्रयोगों में उनके मूल्य को जोड़ता है। एकल WBG उपकरण का उपयोग पूर्ण रेडियो प्रणाली बनाने के लिए किया जा सकता है जिससे उच्च आवृत्तियों और शक्ति स्तरों पर कार्य करते समय भिन्न-भिन्न सिग्नल और रेडियो-आवृत्ति घटकों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों का अनुसंधान और विकास पारंपरिक अर्धचालकों से पीछे है जिन्हें 1970 के दशक से अधिक मात्रा पर निवेश प्राप्त हुआ है। जबकि कई अनुप्रयोगों में उनके स्पष्ट निहित लाभ, पारंपरिक अर्धचालकों में नहीं पाए जाने वाले कुछ अद्वितीय गुणों के साथ मिलकर सिलिकॉन के अतिरिक्त रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उनके उपयोग में रुचि बढ़ा रहे हैं। मूर के नियम को बनाए रखने के प्रयासों के लिए उच्च शक्ति घनत्व को संभालने की उनकी क्षमता विशेष रूप से आकर्षक है क्योंकि परंपरागत प्रौद्योगिकियां घनत्व स्थिरता तक पहुंच रही हैं।[4]


उपकरणों में प्रयोग

व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में कई विशेषताएं होती हैं जो उन्हें संकीर्ण बैंडगैप सामग्रियों की तुलना में उपयोगी बनाती हैं। उच्च ऊर्जा अंतर उपकरणों को उच्च तापमान पर संचालित करने की क्षमता देता है[5] जैसे कि बैंडगैप सामान्य रूप से बढ़ते तापमान के साथ सिकुड़ते हैं जो पारंपरिक अर्धचालकों का उपयोग करते समय समस्याग्रस्त हो सकता है। कुछ अनुप्रयोगों के लिए व्यापक-बैंडगैप सामग्री उपकरण को बड़े वोल्टेज स्विच करने की अनुमति देती है। व्यापक बैंडगैप इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण ऊर्जा को दृश्यमान प्रकाश की ऊर्जा की सीमा में भी लाता है और इसलिए प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) और अर्धचालक लेजर जैसे प्रकाश उत्सर्जक उपकरणों को बनाया जा सकता है जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम में उत्सर्जन करते हैं या उत्पादन भी करते हैं पराबैंगनी विकिरण।

व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक का उपयोग करने वाली सॉलिड-स्टेट लाइटिंग में तापदीप्त प्रकाश की तुलना में प्रकाश प्रदान करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा को कम करने की क्षमता होती है जिसमें प्रति वाट 20 लुमेन से कम की चमकदार प्रभावकारिता होती है। एल ई डी की प्रभावकारिता लगभग 160 लुमेन प्रति वाट है।

व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक का उपयोग आरएफ संकेत प्रोसेसिंग में भी किया जा सकता है। सिलिकॉन आधारित पावर ट्रांजिस्टर ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी, ब्रेकडाउन वोल्टेज और शक्ति घनत्व की सीमा तक पहुंच रहे हैं। व्यापक-बैंडगैप सामग्री का उपयोग उच्च-तापमान और पावर स्विचिंग अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।

सामग्री

Further information: अर्धचालक पदार्थों की सूची

कार्बन समूह में केवल उच्च बैंडगैप सामग्री हीरा और सिलिकन कार्बाइड (SiC) हैं।

उच्च बैंडगैप वाले कई III-V और II-VI यौगिक अर्धचालक हैं। III-V अर्धचालक समूह में एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) का उपयोग 200-250 नैनोमीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ पराबैंगनी एलईडी बनाने के लिए किया जाता है एवं गैलियम नाइट्राइड (GaN) का उपयोग नीले एलईडी और लेज़र डायोड बनाने के लिए किया जाता है और बोरॉन नाइट्राइड (BN) ब्लू एलईडी के लिए प्रस्तावित है।

सामान्य व्यापक-बैंडगैप अर्धचालकों की तालिका

समूह तत्व पदार्थ सूत्र बैंडगैप (eV) गैप के प्रकार Description
IV 1 हीरा C 5.47[6][7] अप्रत्यक्ष उत्कृष्ट तापीय चालकता। उच्च यांत्रिक और ऑप्टिकल गुण।
IV 2 सिलिकन कार्बाइड SiC 2.3-3.3[6] अप्रत्यक्ष बैंडगैप क्रिस्टल संरचना 3C-SiC, 4H-SiC, or 6H-SiC के आधार पर भिन्न होता है। उच्च-वोल्टेज और उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए और प्रारंभिक पीले और नीले LED के लिए उपयोग किया जाता है
III-V 2 बोरॉन नाइट्राइड BN 5.96-6.36[8] अप्रत्यक्ष सूचीबद्ध बैंडगैप क्रमशः क्यूबिक या हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना के लिए हैं। पराबैंगनी एल ई डी के लिए संभावित रूप से उपयोगी होती है।
III-V 2 एल्यूमीनियम फास्फाइड AlP 2.45[7] अप्रत्यक्ष
III-V 2 एल्युमिनियम आर्सेनाइड AlAs 2.16[7] अप्रत्यक्ष
III-V 2 गैलियम नाइट्राइड GaN 3.44[6][7] प्रत्यक्ष Mg के साथ p-डोपिंग और एनीलिंग ने पहले उच्च दक्षता वाले नीले एल ई डी[9] और नीले लेज़रों की अनुमति दी। GaN ट्रांजिस्टर माइक्रोवेव पावर एम्पलीफायरों में उपयोग किए जाने वाले GaAs की तुलना में उच्च वोल्टेज और उच्च तापमान पर कार्य कर सकते हैं। उदा. मैंगनीज जब डोप किया गया तब यह चुंबकीय अर्धचालक बन जाता है।
III-V 2 गैलियम फास्फाइड GaP 2.26[6][7] अप्रत्यक्ष आरम्भिक कम से मध्यम चमक वाले हल्के लाल/नारंगी/हरे एल ई डी में उपयोग किया जाता है। स्टैंडअलोन या GaAsP के साथ उपयोग किया जाता है। पीले और लाल बत्ती के लिए पारदर्शी GaAsP लाल/पीले एलईडी के लिए सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है। n-प्रकार के लिए S या Te के साथ, p-प्रकार के लिए Zn के साथ डोप किया गया। शुद्ध GaP हरा उत्सर्जित करता है, नाइट्रोजन-डोप्ड GaP पीला-हरा उत्सर्जित करता है एवं ZnO-डोप्ड GaP लाल उत्सर्जित करता है।
II-VI 2 कैडमियम सल्फाइड CdS 2.42[7] प्रत्यक्ष फोटोरेसिस्टर में उपयोग और सौर कोशिकाओं में प्रयुक्त; CdS/Cu2S पहला कुशल सौर सेल था। CdTe के साथ सौर कोशिकाओं में प्रयोग किया जाता है। यह क्वांटम डॉट्स के रूप में सामान्य है। क्रिस्टल ठोस-अवस्था लेज़रों के रूप में कार्य कर सकते हैं। इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंट। जब डोप किया जाता है तो फॉस्फर के रूप में कार्य कर सकता है।
II-VI, oxide 2 ज़िंक ऑक्साइड ZnO 3.37[7] प्रत्यक्ष फोटोकैटलिटिक। बैंड गैप को मैग्नीशियम ऑक्साइड और कैडमियम ऑक्साइड के साथ मिलाकर 3 से 4 eV तक ट्यून किया जा सकता है। आंतरिक एन-प्रकार, पी-प्रकार डोपिंग कठिन है। भारी एल्यूमीनियम, इंडियम या गैलियम डोपिंग से पारदर्शी प्रवाहकीय कोटिंग्स प्राप्त होती हैं; ZnO:Al का उपयोग इन्फ्रारेड क्षेत्र में दृश्य और परावर्तक में पारदर्शी विंडो कोटिंग के रूप में और इंडियम टिन ऑक्साइड. के प्रतिस्थापन के रूप में एलसीडी डिस्प्ले और सौर पैनलों में प्रवाहकीय फिल्मों के रूप में किया जाता है। विकिरण क्षति के लिए प्रतिरोधी। एल ई डी और लेजर डायोड में संभावित उपयोग। यादृच्छिक लेज़रों में संभावित उपयोग।
II-VI 2 जिंक सेलेनाइड ZnSe 2.7[7] प्रत्यक्ष नीले लेज़रों और एलईडी के लिए उपयोग किया जाता है। n-प्रकार डोपिंग के लिए सरल, p-प्रकार डोपिंग कठिन है परन्तु उदा. नाइट्रोजन के साथ किया जा सकता है। इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स में सामान्य ऑप्टिकल सामग्री।
II-VI 2 जिंक सल्फाइड ZnS 3.54/3.91[7] प्रत्यक्ष बैंड गैप 3.54 eV (क्यूबिक), 3.91 (हेक्सागोनल)। n-प्रकार और पी-प्रकार दोनों को डोप किया जा सकता है। उपयुक्त रूप से डोप किए जाने पर सामान्य सिंटिलेटर / फॉस्फर।
II-VI 2 जिंक टेल्यूराइड ZnTe 2.3[7] प्रत्यक्ष AlSb, GaSb, InAs और PbSe पर उगाया जा सकता है। सौर कोशिकाओं, माइक्रोवेव जनरेटर के घटकों, नीले एलईडी और लेजर में उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोऑप्टिक्स में उपयोग किया जाता है। लिथियम नाइओबेट के साथ मिलकर टेराहर्ट्ज विकिरण उत्पन्न करते थे।
Oxide 2 कॉपर (आई) ऑक्साइड Cu2O 2.17[10] यह सबसे अधिक अध्ययन किए गए अर्धचालकों में से एक है। कई अनुप्रयोगों और प्रभावों ने सबसे पहले इसके साथ प्रदर्शन किया। पूर्व में सिलिकॉन से पहले रेक्टीफायर डायोड में प्रयोग किया जाता था।
Oxide 2 टिन डाइऑक्साइड SnO2 3.7 यह ऑक्सीजन की कमी वाले n-प्रकार अर्धचालक है। गैस सेंसर में और एक पारदर्शी कंडक्टर के रूप में उपयोग किया जाता है।
Layered 2 गैलियम सेलेनाइड GaSe 2.1 अप्रत्यक्ष फोटोकंडक्टर। नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स में उपयोग करता है। 2D-सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। यह वायु संवेदनशील है।[11][12][13]


सामग्री गुण

बैंडगैप

Main article: बैंडगैप

क्वांटम यांत्रिकी विशिष्ट इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों या बैंडों की श्रृंखला को उत्पन्न करती है जो सामग्री से सामग्री में भिन्न होती है। प्रत्येक बैंड में निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। यदि परमाणु में अधिक इलेक्ट्रॉन हैं तो वे उच्च ऊर्जा बैंड में विवश हो जाते हैं। बाहरी ऊर्जा की उपस्थिति में कुछ इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करेंगे और इसे जारी करने से पहले और निचले बैंड में वापस गिरने से पहले ऊर्जा बैंड को वापस ऊपर ले जाएंगे। बाहरी ऊर्जा के निरंतर उपयोग के साथ कमरे के तापमान पर उपस्थित तापीय ऊर्जा की तरह संतुलन तक पहुँच जाता है जहाँ बैंड के ऊपर और नीचे जाने वाले इलेक्ट्रॉनों का घनत्व समान्तर होता है।

ऊर्जा बैंड के वितरण और उनके मध्य के बैंड गैप के आधार पर सामग्रियों में बहुत भिन्न विद्युत गुण होंगे। उदाहरण के लिए कमरे के तापमान पर अधिकांश धातुओं में आंशिक रूप से भरे हुए बैंड की श्रृंखला होती है जो इलेक्ट्रॉनों को कम लागू ऊर्जा के साथ जोड़ने या निकालने की अनुमति देती है। जब एक साथ कसकर पैक किया जाता है तो इलेक्ट्रॉन परमाणु से परमाणु में सरलता से जा सकते हैं जिससे वे उत्कृष्ट विद्युत चालक बन जाते हैं। इसकी तुलना में अधिकांश प्लास्टिक सामग्रियों में व्यापक रूप से ऊर्जा का स्तर होता है जिसके लिए उनके परमाणुओं के मध्य इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है जिससे वे प्राकृतिक विसंवाहक (बिजली) बन जाते हैं। अर्धचालक वे पदार्थ होते हैं जिनमें दोनों प्रकार के बैंड होते हैं और सामान्य परिचालन तापमान पर कुछ इलेक्ट्रॉन दोनों बैंड में होते हैं।

अर्धचालकों में कम मात्रा में ऊर्जा जोड़ने से अधिक इलेक्ट्रॉनों को चालन बैंड में धकेल दिया जाता है जिससे वे अधिक प्रवाहकीय हो जाते हैं और धारा को चालक की तरह प्रवाहित होने देते हैं। इस लागू ऊर्जा की ध्रुवीयता को उलटने से इलेक्ट्रॉनों को अधिक व्यापक रूप से पृथक किए गए बैंड में धकेल दिया जाता है जिससे वे विसंवाहक बन जाते हैं और प्रवाह को रोक देते हैं। चूंकि इन दो स्तरों के मध्य इलेक्ट्रॉनों को धकेलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा बहुत कम है जिससे ये अर्धचालक बहुत कम ऊर्जा इनपुट के साथ स्विचिंग की अनुमति देते हैं। जबकि यह स्विचिंग प्रक्रिया दो राज्यों के मध्य स्वाभाविक रूप से वितरित होने वाले इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर करती है इसलिए छोटे इनपुट के कारण जनसंख्या के आँकड़े तीव्रता से परिवर्तित होते हैं। जैसा कि मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मैन वितरण के कारण बाहरी तापमान में परिवर्तन होता है जहाँ अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉन सामान्य रूप से स्वयं को एक या दूसरी अवस्था में पाएंगे जिससे स्विचिंग क्रिया स्वतः हो जाएगी या पूर्ण रूप से रुक जाएगी।

परमाणुओं का आकार और परमाणु में प्रोटॉन की संख्या बैंडगैप की शक्ति और लेआउट के प्राथमिक भविष्यवक्ता हैं। छोटे परमाणुओं और शक्तिशाली परमाणु बंधों वाली सामग्री व्यापक बैंडगैप से जुड़ी होती है। III-V यौगिकों के संबंध में नाइट्राइड सबसे बड़े बैंडगैप से जुड़े हैं। बैंडगैप को मिश्रधातु द्वारा इंजीनियर किया जा सकता है और वेजर्ड के नियम में कहा गया है कि जाली स्थिरांक और स्थिर तापमान पर एक ठोस समाधान की संरचना के मध्य एक रैखिक संबंध है। बैंड संरचना में कंडक्शन बैंड मिनिमा बनाम मैक्सिमा की स्थिति निर्धारित करती है कि क्या एक बैंडगैप प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड अंतराल है जहां प्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करती है, और अप्रत्यक्ष बैंडगैप कम दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। इसी प्रकार प्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री दृढ़ता से प्रकाश का उत्सर्जन करती है जबकि अप्रत्यक्ष बैंडगैप अर्धचालक खराब प्रकाश उत्सर्जक होते हैं जब तक कि डोपेंट को जोड़ा नहीं जाता है जो जोड़े को प्रकाश में दृढ़ता से जोड़ता है।

प्रकाशीय गुण

तरंग दैर्घ्य और बैंडगैप के मध्य संबंध यह है कि बैंडगैप की ऊर्जा वह न्यूनतम ऊर्जा है जो चालन बैंड में इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक है। इस उत्तेजना को उत्पन्न करने के लिए असिस्टेड फोटॉन के लिए उसमें कम से कम इतनी ऊर्जा होनी चाहिए। विपरीत प्रक्रिया में जब उत्तेजित इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़े वाहक पीढ़ी और पुनर्संयोजन से होकर निकलते हैं तो फोटॉन ऊर्जा के साथ उत्पन्न होते हैं जो बैंडगैप के परिमाण के अनुरूप होते हैं।

बैंडगैप तरंग दैर्ध्य को निर्धारित करता है जिस पर एलईडी प्रकाश उत्सर्जित करता है और तरंग दैर्ध्य जिस पर फोटोवोल्टिक्स सबसे अधिक कुशलता से संचालित होता है। इसलिए व्यापक-बैंडगैप उपकरण अन्य अर्धचालक उपकरणों की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य में उपयोगी होते हैं। उदाहरण के लिए 1.4 eV के GaAs के लिए बैंडगैप लगभग 890 nm के तरंग दैर्ध्य से मेल खाता है जो अवरक्त प्रकाश है (प्रकाश ऊर्जा के लिए समतुल्य तरंगदैर्घ्य को eV में ऊर्जा द्वारा स्थिर 1240 nm-eV को विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है अतः 1240 nm-eV/1.4 eV = 886 nm)।

चूंकि सौर स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों के लिए परतों के साथ फोटोवोल्टिक सेल से उच्चतम दक्षता का उत्पादन किया जाएगा एवं आधुनिक मल्टी-जंक्शन सौर कोशिकाओं में विभिन्न बैंडगैप के साथ कई परतें होती हैं और व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक के इन्फ्रारेड से परे स्पेक्ट्रम[14] भाग को इकट्ठा करने के लिए प्रमुख घटक होते हैं। प्रकाश अनुप्रयोगों में एलईडी का उपयोग विशेष रूप से व्यापक-बैंडगैप नाइट्राइड अर्धचालक के विकास पर निर्भर करता है।

फ़ील्ड विभाजन

प्रभाव आयनीकरण को अधिकतर विभाजन का कारण माना जाता है। विभाजित बिंदु पर अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन पर्याप्त गतिज ऊर्जा से जुड़े होते हैं जब वे जाली परमाणुओं से टकराते हैं तो वाहक उत्पन्न करते हैं।

व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज से जुड़े होते हैं। यह प्रभाव के माध्यम से वाहक उत्पन्न करने के लिए आवश्यक एक बड़े विद्युत क्षेत्र के कारण है।

उच्च विद्युत क्षेत्रों में प्रकाशिक फोनों से बिखरने के कारण बहाव वेग वेग संतृप्ति एक विशेष तापमान पर कम ऑप्टिकल फोनोन में उच्च ऑप्टिकल फोनन ऊर्जा का परिणाम होता है और इसलिए बिखरने वाले केंद्र कम होते हैं और व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक में इलेक्ट्रॉन उच्च शिखर वेग प्राप्त कर सकते हैं।

बहाव वेग मध्यवर्ती विद्युत क्षेत्र में चरम पर पहुंच जाता है और उच्च क्षेत्रों में कम मात्रा से गुजरता है। इंटरवेली बिखराव विद्युत क्षेत्रों में अतिरिक्त स्कैटरिंग मैकेनिज्म है और यह कंडक्शन बैंड की सबसे निचली घाटी से ऊपरी घाटियों तक वाहक के स्थानांतरण के कारण होता है जहां निचला बैंड वक्रता प्रभावी द्रव्यमान (सॉलिड-स्टेट फिजिक्स) को बढ़ाता है। जो इलेक्ट्रॉनों और इलेक्ट्रॉन गतिशीलता को कम करता है। इंटरवेली बिखराव बिखरने के कारण उच्च विद्युत क्षेत्रों में बहाव वेग में गिरावट उच्च संतृप्ति वेग की तुलना में कम है जो कम प्रकाशिक फोनन बिखरने से उत्पन्न होती है। इसलिए समग्र उच्च संतृप्ति वेग है।

ऊष्मीय गुण

सिलिकॉन और अन्य सामान्य सामग्रियों में 1 से 1.5 इलेक्ट्रॉनवोल्ट (eV) के क्रम में बैंडगैप होता है जिसका अर्थ है कि ऐसे अर्धचालक उपकरणों को अपेक्षाकृत कम वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। जबकि इसका तात्पर्य यह भी है कि वे तापीय ऊर्जा द्वारा अधिक सरलता से सक्रिय होते हैं जो उनके उचित संचालन में हस्तक्षेप करता है। यह सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को लगभग 100 °C से नीचे परिचालन तापमान तक सीमित कर देता है जिसके बाद उपकरणों की अनियंत्रित थर्मल सक्रियता उनके लिए सही ढंग से कार्य करना कठिन बना देती है। व्यापक-बैंडगैप सामग्रियों में सामान्य रूप से 2 से 4 eV के क्रम में बैंडगैप होता है जिससे वे 300 डिग्री सेल्सियस के क्रम में बहुत अधिक तापमान पर कार्य कर सकते हैं। यह उन्हें सैन्य अनुप्रयोगों में अत्यधिक आकर्षक बनाता है जहाँ उन्होंने उचित मात्रा में उपयोग देखा है।

पिघलने के तापमान, थर्मल विस्तार गुणांक, और तापीय चालकता को द्वितीयक गुण माना जा सकता है जो प्रसंस्करण में आवश्यक हैं और ये गुण व्यापक-बैंडगैप सामग्री में संबंध से संबंधित हैं। मजबूत बांड के परिणामस्वरूप उच्च पिघलने का तापमान और कम तापीय विस्तार गुणांक होता है। एक उच्च डिबाई तापमान के परिणामस्वरूप उच्च तापीय चालकता होती है। ऐसे ऊष्मीय गुणों के साथ, गर्मी सरलता से दूर हो जाती है।

अनुप्रयोग

उच्च शक्ति अनुप्रयोग

व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक का उच्च विभाजन वोल्टेज उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में उपयोगी गुण है जिसके लिए बड़े विद्युत क्षेत्रों की आवश्यकता होती है।

उच्च शक्ति और उच्च तापमान के लिए उपकरण[5]अनुप्रयोगों को विकसित किया गया है। गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड दोनों ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सामग्री हैं। इसकी मजबूती और निर्माण में सरलता के कारण सिलिकॉन कार्बाइड अर्धचालक का व्यापक रूप से उपयोग किए जाने एवं हाइब्रिड और सभी-इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सरल और उच्च दक्षता चार्जिंग बनाने, ऊर्जा हानि को कम करने, लंबे समय तक चलने वाली सौर ऊर्जा और पवन ऊर्जा पावर कन्वर्टर्स का निर्माण और भारी ग्रिड सबस्टेशन ट्रांसफार्मर को समाप्त करने की आशा है।[15] क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड का भी उपयोग किया जाता है।[citation needed] इनमें से अधिकांश अंतरिक्ष कार्यक्रमों और सैन्य प्रणालियों में विशेषज्ञ अनुप्रयोगों के लिए हैं। उन्होंने सामान्य बिजली अर्धचालक बाजार में सिलिकॉन को अपने प्रमुख स्थान से विस्थापित करना आरम्भ नहीं किया है।

प्रकाश उत्सर्जक डायोड

अधिक चमक और लंबे जीवन की विशेषताओं के साथ सफेद एल ई डी ने कई स्थितियों में तापदीप्त बल्बों को परिवर्तित कर दिया है। अगली पीढ़ी के डीवीडी प्लेयर (ब्लू रे और एचडी डीवीडी प्रारूप) GaN-आधारित वायलेट लेजर का उपयोग करते हैं।

ट्रांसड्यूसर

वृहत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव व्यापक-बैंडगैप सामग्री को ट्रांसड्यूसर के रूप में उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशीलता ट्रांजिस्टर

Main article: उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशील ट्रांजिस्टर

अधिक उच्च गति वाला GaN उच्च इंटरफ़ेस-चार्ज घनत्व की घटना का उपयोग करता है।

इसकी लागत के कारण एल्यूमीनियम नाइट्राइड का अब तक ज्यादातर सैन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।

महत्वपूर्ण व्यापक-बैंडगैप अर्धचालक

  • एल्युमिनियम नाइट्राइड
  • बोरॉन नाइट्राइड, एच-बीएन और सी-बीएन यूवी-एलईडी बना सकते हैं।
  • हीरा
  • गैलियम नाइट्राइड
  • सिलिकन कार्बाइड
  • सिलिकॉन डाइऑक्साइड

यह भी देखें

  • ऊर्जा अंतराल
  • प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड अंतराल
  • अर्धचालक (सामग्री)
  • अर्धचालक उपकरण
  • अर्धचालक सामग्री की सूची

संदर्भ

  1. ↑ Yoshikawa, A. (2007). "Development and Applications of Wide Bandgap Semiconductors". In Yoshikawa, A.; Matsunami, H.; Nanishi, Y. (eds.). वाइड बैंडगैप सेमीकंडक्टर. Springer. p. 2. ISBN 978-3-540-47235-3.
  2. ↑ Shen, Shyh-Chiang. "एसआरएल में वाइड-बैंडगैप डिवाइस अनुसंधान और विकास". Georgia Institute of Technology Semiconductor Research Laboratory. Retrieved 2014-09-03.
  3. ↑ "Wide Bandgap Semiconductors: Pursuing the Promise (DOE/EE-0910)" (PDF). DOE Advanced Manufacturing Office. April 2013. Retrieved 2014-09-03.
  4. ↑ Gallagher, Sean (9 June 2016). "A reprieve for Moore's Law: milspec chip writes computing's next chapter". Ars Technica.
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