पीजोफोटोट्रॉनिक्स

पीजोफोटोट्रॉनिक्स(दाब- प्रकाशानुवर्ती) प्रभाव गैर-केंद्रीय सममित अर्धचालक पदार्थो में दाबविद्युत, अर्धचालक और फोटोनिक गुणों का एक तीन-तरफा युग्मन प्रभाव है। ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे प्रकाश संसूचक, सौर सेल और प्रकाश उत्सर्जक डायोड के बेहतर प्रदर्शन के लिए धातु-अर्धचालक संयोजन या p–n संयोजन पर वाहक उत्पादन, परिवहन, पृथक्करण या पुनर्संयोजन को नियंत्रित करके दाबविद्युत के साथ अर्धचालक पर तनाव लगाने के लिए दाबविद्युत क्षमता (दाब क्षमता) का उपयोग किया जाता है। जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने 2010 में इस आशय के मूल सिद्धांत का प्रस्ताव रखा था।

प्रणाली

p-n संयोजन के लिए ऊर्जा बैंड आरेख (ए) दाब-संरक्षण की अनुपस्थिति के साथ, और (बी, सी) क्रमशः संयोजन पर धनात्मक और ऋणात्मक दाब-संरक्षण की उपस्थिति के साथ। लाल ठोस रेखाएं दाबक्षमता पर विचार करने वाले बैंड आरेख हैं। दाबक्षमता संशोधित ऊर्जा बैंड के कारण छिद्र संयोजन पर फंस गए हैं, जो विद्युदअणु-छिद्र पुनर्संयोजन दक्षता को बढ़ाएगा।

दाब विद्युतधारा, फोटोउत्तेजना और अर्धचालक गुणों के बीच तीन-तरफ़ा युग्मन दिखाने वाला योजनाबद्ध आरेख।

जब एक p-प्रकार अर्धचालक और एक n-प्रकार अर्धचालक एक संयोजन बनाते हैं, तो p-प्रकार पक्ष में छिद्र और n-प्रकार पक्ष में विद्युदअणु स्थानीय विद्युत क्षेत्र को संतुलित करने के लिए संयोजन क्षेत्र के चारों ओर पुनर्वितरित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप रिक्तिकरण परत होती है। संयोजन क्षेत्र में अणुओं और छिद्रों का प्रसार और पुनर्संयोजन उपकरण के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों से निकटता से संबंधित है, जो स्थानीय विद्युत क्षेत्र वितरण से बहुत प्रभावित होता है। संयोजन पर दाब-संरक्षण का अस्तित्व, स्थानीय क्षमता के कारण स्थानीय विद्युतीय बैंड संरचना में बदलाव, दाबविद्युत अर्धचालक में उपलब्ध ध्रुवीकरण के लिए संयोजन क्षेत्र पर विद्युतीय बैंड संरचना का झुकाव, और स्थानीय दाब-संरक्षण को संतुलित करने के लिए स्थानीय संरक्षण वाहक के पुनर्वितरण के कारण संरक्षण रिक्तिकरण परत में बदलाव जैसे तीन प्रभावों का परिचय देता है। संयोजन पर धनात्मक दाबविद्युत संरक्षण ऊर्जा बैंड को कम करते हैं और ऋणात्मक दाबविद्युत संरक्षण संयोजन क्षेत्र के पास n-प्रकार अर्धचालक क्षेत्र में ऊर्जा बैंड को बढ़ाते हैं। दाबक्षमता द्वारा स्थानीय बैंड में संशोधन संरक्षण सीमित करने के लिए प्रभावी हो सकता है ताकि विद्युदअणु-छिद्र पुनर्संयोजन दर को काफी हद तक बढ़ाया जा सके, जो प्रकाश उत्सर्जक डायोड की दक्षता में बेहतर प्रदर्शन के लिए बहुत उपयोगी है। इसके अतिरिक्त, प्रवृत्त बैंड संयोजन की ओर जाने वाले वाहकों की गतिशीलता को बदल देता है।

दाब- प्रकाशानुवर्ती के लिए पदार्थ में दाब विद्युतधारा, अर्धचालक और फोटॉन उत्तेजना [5] जैसे तीन आधारभतू गुण होने चाहिए। विशिष्ट सामग्रियां वर्टज़ाइट संरचनाएं, जैसे ZnO, GaN और InN होती हैं। दाब विद्युतधारा, फोटोउत्तेजना और अर्धचालक गुणों के बीच तीन-तरफा युग्मन, जो दाबविद्युत (अर्धचालक युग्मन), दाबफोटोनिक्स (दाबविद्युत-फोटॉन उत्तेजित युग्मन), ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक और दाब-प्रकाशानुवर्ती दाब विद्युतधारा-अर्धचालक-फोटोउत्तेजना का आधार है। इन युग्मन का अन्तर्भाग दाबविद्युत सामग्रियों द्वारा निर्मित दाबक्षमता पर निर्भर करता है।

प्रायोगिक अनुभूति

ग्राफीन और संक्रमण धातु डाइक्लोजेनाइड एकस्तर (टीएमडी) पर आधारित वैन डेर वाल्स हेटरोस्ट्रक्चर दाब- प्रकाशानुवर्ती प्रभाव की प्राप्ति के लिए अनुकूल हैं। यह दर्शाया गया है कि ग्राफीन/ MoS₂ की फोटो-प्रतिक्रिया संयोजन को संक्रमण धातु डाइक्लोजेनाइड एकस्तर उपकरणों में दाब- प्रकाशानुवर्ती प्रभाव प्रकट करने वाले समायोज्य तनाव के माध्यम से संतुलित किया जा सकता है।