फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग: Difference between revisions
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जबकि एक द्रव/ विसंवाहक/ संवाहक स्टैक वाली सतहों में सामान्य [[इलेक्ट्रोवेटिंग]] देखी जाती है, एक द्रव/ विसंवाहक/ [[ अर्धचालक |अर्धचालक]] स्टैक बनाने के लिए संवाहक को अर्धचालक के साथ बदलकर फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग देखी जा सकती है। इसमें मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (मॉस्फेट) और आवेश-युग्मित डिवाइस (सीसीडी) में उपयोग किए जाने वाले धातु/विसंवाहक/अर्धचालक स्टैक के समान विद्युत और ऑप्टिकल गुण हैं। अर्धचालक [[डोपिंग (सेमीकंडक्टर)|डोपिंग]] प्रकार और घनत्व के आधार पर संवाहक को अर्धचालक के साथ बदलने से असममित इलेक्ट्रोवेटिंग व्यवहार ([[वोल्टेज]] ध्रुवीयता के संदर्भ में) होता है। | |||
अर्धचालक के बैंड गैप के ऊपर आपतित प्रकाश अंतर्निहित अर्धचालक के रिक्तीकरण क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन-होल पेयर जेनरेशन के माध्यम से फोटो-प्रेरित वाहक बनाता है। इससे विसंवाहक/अर्धचालक स्टैक की [[समाई]] में संशोधन होता है, जिसके परिणामस्वरूप स्टैक की सतह पर स्थिर द्रव की बूंद के [[संपर्क कोण]] में एक सतत विधि से संशोधन होता है जो गैर-प्रतिवर्ती भी हो सकता है।<ref>{{cite journal|title=अर्धचालकों पर इलेक्ट्रोवेटिंग|first1=Cesar|last1=Palma|first2=Robert|last2=Deegan|date=5 January 2015|journal=Applied Physics Letters|volume=106|issue=1|pages=014106|doi=10.1063/1.4905348|s2cid=15032848 |url=https://semanticscholar.org/paper/52afa00e93df5942c4cdeb27272fc8ad00ff5a9d}}</ref> फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग प्रभाव की व्याख्या [[थॉमस यंग (वैज्ञानिक)|यंग]]-[[गेब्रियल लिपमैन|लिपमैन]] समीकरण के संशोधन द्वारा की जा सकती है।<ref>{{cite journal|title=इलेक्ट्रोवेटिंग और अर्धचालक|first=Steve|last=Arscott|date=3 July 2014|journal=RSC Advances|volume=4|issue=55|pages = 29223|doi=10.1039/c4ra04187a}}</ref> | |||
यह आंकड़ा फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग प्रभाव के सिद्धांत को दिखाता है। यदि इंसुलेटर हाइड्रोफोबिक है तो शून्य बायस (0V) पर कंडक्टिंग ड्रॉपलेट (चालक छोटी बूँद) का एक बड़ा संपर्क कोण (बाईं छवि) है। जैसे-जैसे पूर्वाग्रह बढ़ता है (पी-टाइप अर्धचालक के लिए धनात्मक, एन-टाइप अर्धचालक के लिए ऋणात्मक) छोटी बूंद फैलती है - यानी संपर्क कोण कम हो जाता है (मध्य फोटो)। प्रकाश की उपस्थिति में (सेमीकंडक्टर के बैंड गैप से बेहतर ऊर्जा होने पर), इंसुलेटर/सेमीकंडक्टर इंटरफेस (दायीं फोटो) में स्पेस चार्ज क्षेत्र की मोटाई कम होने के कारण छोटी बूंद अधिक फैलती है। | |||
== एमईएमएस == का ऑप्टिकल एक्चुएशन | == एमईएमएस == का ऑप्टिकल एक्चुएशन | ||
फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम]] (एमईएमएस) के फोटोएक्चुएशन का प्रदर्शन किया गया है।<ref>{{cite journal|title=फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम का ऑप्टिकल एक्चुएशन|first1=Matthieu|last1=Gaudet|first2=Steve|last2=Arscott|date=28 May 2012|journal=Applied Physics Letters|volume=100|issue=22|pages=224103|doi=10.1063/1.4723569|arxiv=1201.2873|s2cid=119208424 }}</ref><ref>{{cite web|url=http://phys.org/news/2012-01-team-photoelectrowetting-circuit.html|title=Research team creates photoelectrowetting circuit}}</ref> लिक्विड- | फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम]] (एमईएमएस) के फोटोएक्चुएशन का प्रदर्शन किया गया है।<ref>{{cite journal|title=फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम का ऑप्टिकल एक्चुएशन|first1=Matthieu|last1=Gaudet|first2=Steve|last2=Arscott|date=28 May 2012|journal=Applied Physics Letters|volume=100|issue=22|pages=224103|doi=10.1063/1.4723569|arxiv=1201.2873|s2cid=119208424 }}</ref><ref>{{cite web|url=http://phys.org/news/2012-01-team-photoelectrowetting-circuit.html|title=Research team creates photoelectrowetting circuit}}</ref> लिक्विड-विसंवाहक-फोटोसंवाहक जंक्शन के ऊपर एक माइक्रो[[ ब्रैकट | ब्रैकट]] रखा गया है। जैसा कि जंक्शन पर प्रकाश डाला जाता है, संपर्क कोण परिवर्तन के कारण कैंटिलीवर पर छोटी बूंद से केशिका बल, कैंटिलीवर को विक्षेपित करता है। इस वायरलेस एक्चुएशन का उपयोग वर्तमान में स्वायत्त वायरलेस सेंसर के ऑप्टिकल एड्रेसिंग और नियंत्रण के लिए उपयोग किए जाने वाले जटिल सर्किट-आधारित सिस्टम के विकल्प के रूप में किया जा सकता है।<ref>Yick, Jennifer, Biswanath Mukherjee, and Dipak Ghosal. "[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1389128608001254 Wireless sensor network survey.]" Computer Networks 52.12 (2008): 2292-330. Web.</ref> | ||
Revision as of 18:21, 1 June 2023
फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग घटना प्रकाश का उपयोग करके सतह (आमतौर पर एक हाइड्रोफोबिक (जलभीत) सतह) के आर्द्रीकरण गुणों का एक संशोधन है।[1]
कार्य सिद्धांत
जबकि एक द्रव/ विसंवाहक/ संवाहक स्टैक वाली सतहों में सामान्य इलेक्ट्रोवेटिंग देखी जाती है, एक द्रव/ विसंवाहक/ अर्धचालक स्टैक बनाने के लिए संवाहक को अर्धचालक के साथ बदलकर फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग देखी जा सकती है। इसमें मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (मॉस्फेट) और आवेश-युग्मित डिवाइस (सीसीडी) में उपयोग किए जाने वाले धातु/विसंवाहक/अर्धचालक स्टैक के समान विद्युत और ऑप्टिकल गुण हैं। अर्धचालक डोपिंग प्रकार और घनत्व के आधार पर संवाहक को अर्धचालक के साथ बदलने से असममित इलेक्ट्रोवेटिंग व्यवहार (वोल्टेज ध्रुवीयता के संदर्भ में) होता है।
अर्धचालक के बैंड गैप के ऊपर आपतित प्रकाश अंतर्निहित अर्धचालक के रिक्तीकरण क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन-होल पेयर जेनरेशन के माध्यम से फोटो-प्रेरित वाहक बनाता है। इससे विसंवाहक/अर्धचालक स्टैक की समाई में संशोधन होता है, जिसके परिणामस्वरूप स्टैक की सतह पर स्थिर द्रव की बूंद के संपर्क कोण में एक सतत विधि से संशोधन होता है जो गैर-प्रतिवर्ती भी हो सकता है।[2] फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग प्रभाव की व्याख्या यंग-लिपमैन समीकरण के संशोधन द्वारा की जा सकती है।[3]
यह आंकड़ा फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग प्रभाव के सिद्धांत को दिखाता है। यदि इंसुलेटर हाइड्रोफोबिक है तो शून्य बायस (0V) पर कंडक्टिंग ड्रॉपलेट (चालक छोटी बूँद) का एक बड़ा संपर्क कोण (बाईं छवि) है। जैसे-जैसे पूर्वाग्रह बढ़ता है (पी-टाइप अर्धचालक के लिए धनात्मक, एन-टाइप अर्धचालक के लिए ऋणात्मक) छोटी बूंद फैलती है - यानी संपर्क कोण कम हो जाता है (मध्य फोटो)। प्रकाश की उपस्थिति में (सेमीकंडक्टर के बैंड गैप से बेहतर ऊर्जा होने पर), इंसुलेटर/सेमीकंडक्टर इंटरफेस (दायीं फोटो) में स्पेस चार्ज क्षेत्र की मोटाई कम होने के कारण छोटी बूंद अधिक फैलती है।
== एमईएमएस == का ऑप्टिकल एक्चुएशन
फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (एमईएमएस) के फोटोएक्चुएशन का प्रदर्शन किया गया है।[4][5] लिक्विड-विसंवाहक-फोटोसंवाहक जंक्शन के ऊपर एक माइक्रो ब्रैकट रखा गया है। जैसा कि जंक्शन पर प्रकाश डाला जाता है, संपर्क कोण परिवर्तन के कारण कैंटिलीवर पर छोटी बूंद से केशिका बल, कैंटिलीवर को विक्षेपित करता है। इस वायरलेस एक्चुएशन का उपयोग वर्तमान में स्वायत्त वायरलेस सेंसर के ऑप्टिकल एड्रेसिंग और नियंत्रण के लिए उपयोग किए जाने वाले जटिल सर्किट-आधारित सिस्टम के विकल्प के रूप में किया जा सकता है।[6]
बूंद परिवहन
फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग छोटी बूंद आधारित माइक्रोफ्लुइडिक्स के लिए किया जा सकता है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड और पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन से ढके सिलिकॉन वेफर पर जलीय घोल-आधारित सेसाइल बूंदों को प्रसारित करें - बाद वाला एक हाइड्रोफोब सतह प्रदान करता है। छोटी बूंद के अग्रणी किनारे पर एक लेज़र को केंद्रित करके छोटी बूंद का परिवहन प्राप्त किया जाता है। अंतर्निहित डिजिटल माइक्रोफ्लुइडिक्स की आवश्यकता के बिना 10 मिमी/एस से अधिक की बूंदों की गति प्राप्त की जा सकती है।[7]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ S. Arscott, 'Moving liquids with light: Photoelectrowetting on semiconductors', Sci. Rep. 1, 184, (2011). Scientific Reports: Nature Publishing Group.
- ↑ Palma, Cesar; Deegan, Robert (5 January 2015). "अर्धचालकों पर इलेक्ट्रोवेटिंग". Applied Physics Letters. 106 (1): 014106. doi:10.1063/1.4905348. S2CID 15032848.
- ↑ Arscott, Steve (3 July 2014). "इलेक्ट्रोवेटिंग और अर्धचालक". RSC Advances. 4 (55): 29223. doi:10.1039/c4ra04187a.
- ↑ Gaudet, Matthieu; Arscott, Steve (28 May 2012). "फोटोइलेक्ट्रोवेटिंग का उपयोग करके माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम का ऑप्टिकल एक्चुएशन". Applied Physics Letters. 100 (22): 224103. arXiv:1201.2873. doi:10.1063/1.4723569. S2CID 119208424.
- ↑ "Research team creates photoelectrowetting circuit".
- ↑ Yick, Jennifer, Biswanath Mukherjee, and Dipak Ghosal. "Wireless sensor network survey." Computer Networks 52.12 (2008): 2292-330. Web.
- ↑ C. Palma and R.D. Deegan "Droplet Translation Actuated by Photoelectrowetting" Langmuir 34, 3177 (2018). doi:10.1021/acs.langmuir.7b03340.
