ध्रुवीय अर्धचालकों में गैर रेखीय पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव
ध्रुवीय अर्धचालकों में गैर रेखीय पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव इस बात की अभिव्यक्ति है कि तनाव प्रेरित पीजोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण न केवल पहले क्रम के पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक गुणा तनाव टेंसर घटकों के उत्पाद पर निर्भर करता है, बल्कि दूसरे क्रम (या उच्चतर) पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक गुणा तनाव टेंसर घटकों के उत्पाद पर भी निर्भर करता है। इस विचार को 2006 से जिंकब्लेन्डे GaAs और InAs सेमीकंडक्टर्स के लिए आगे रखा गया था, और फिर सभी सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले कोई भी खास नहीं है और जिंक ब्लेंड सेमीकंडक्टर्स तक विस्तारित किया गया। इन प्रभावों के अस्तित्व के लिए प्रत्यक्ष प्रायोगिक साक्ष्य खोजने की कठिनाई को देखते हुए, इस बात पर विचार के विभिन्न स्कूल हैं कि कोई सभी पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणांकों की विश्वसनीय गणना कैसे कर सकता है।[1] दूसरी ओर, इस तथ्य पर व्यापक सहमति है कि गैर-रेखीय प्रभाव बड़े होते हैं और रैखिक शब्दों (प्रथम क्रम) से तुलनीय होते हैं। GaN और InN सेमीकंडक्टर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संबंध में इन प्रभावों के अस्तित्व के अप्रत्यक्ष प्रयोगात्मक साक्ष्य साहित्य में बताए गए हैं।
इतिहास
ध्रुवीय अर्धचालकों में गैर रेखीय पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव पहली बार 2006 में जी.बेस्टर एट अल द्वारा रिपोर्ट किए गए थे।[2] और एम.ए. द्वारा बेहतर एट अल.,[3] जिंकब्लेंड GaAs और InAs के संबंध में। मौलिक पत्रों में विभिन्न तरीकों का उपयोग किया गया था और जबकि दूसरे (और तीसरे) क्रम पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक के प्रभाव को आम तौर पर पहले क्रम, पूरी तरह से एब इनिटियो और जिसे वर्तमान में हैरिसन मॉडल के रूप में जाना जाता है, के बराबर माना जाता था।[4] विशेष रूप से पहले क्रम के गुणांकों के परिमाण के लिए, थोड़ा भिन्न परिणामों की भविष्यवाणी करता हुआ दिखाई दिया।
औपचारिकता
जबकि प्रथम क्रम पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणांक ई के रूप के होते हैंij, दूसरे और तीसरे क्रम के गुणांक उच्च रैंक टेंसर के रूप में होते हैं, जिन्हें ई के रूप में व्यक्त किया जाता हैijk और ईijkl. फिर पीजोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण को क्रमशः पहले, दूसरे और तीसरे क्रम के सन्निकटन के लिए पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और तनाव घटकों के उत्पादों, दो तनाव घटकों के उत्पादों और तीन तनाव घटकों के उत्पादों के संदर्भ में व्यक्त किया जाएगा।
उपलब्ध गैर रेखीय पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक
2006 से इस विषय पर कई और लेख प्रकाशित हुए हैं। गैर रेखीय पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणांक अब कई अलग-अलग अर्धचालक सामग्रियों और क्रिस्टल संरचनाओं के लिए उपलब्ध हैं:
- जिंकब्लेन्डे GaAs और InAs, स्यूडोमोर्फिक स्ट्रेन के तहत,[5] हैरिसन मॉडल का उपयोग करना
- जिंकब्लेन्डे GaAs और InAs, विकर्ण तनाव घटकों के किसी भी संयोजन के लिए,[6] हैरिसन मॉडल का उपयोग करना
- जिंकब्लेंड संरचना में सभी सामान्य III-V अर्धचालक [7] ab initio का उपयोग करना
- वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना में GaN, AlN, InN,[8] हैरिसन मॉडल का उपयोग करना
- वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना में GaN, AlN, InN,[9] ab initio का उपयोग करना
- वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना में ZnO,[10] हैरिसन मॉडल का उपयोग करना
- वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना GaN, InN, AlN और ZnO,[11] ab initio का उपयोग करना
- वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना GaAs, InAs, GaP और InP,[12] हैरिसन मॉडल का उपयोग करना
प्रयोगात्मक साक्ष्य
विशेष रूप से III-N अर्धचालकों के लिए, गैर रेखीय पीजोइलेक्ट्रिसिटी के प्रभाव पर प्रकाश उत्सर्जक डायोड के संदर्भ में चर्चा की गई थी:
यह भी देखें
- पीज़ोट्रॉनिक्स
- पीजोइलेक्ट्रिसिटी
- प्रकाश उत्सर्जक डायोड
- वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना
संदर्भ
- ↑ Migliorato, Max; et al. (2014). "सेमीकंडक्टर्स में नॉन लीनियर पीजोइलेक्ट्रिसिटी की समीक्षा". AIP Conference Proceedings. 1590 (1): 32–41. Bibcode:2014AIPC.1590...32M. doi:10.1063/1.4870192.
- ↑ Bester, Gabriel; X. Wu; D. Vanderbilt; A. Zunger (2006). "जिंक-ब्लेंड सेमीकंडक्टर्स में दूसरे क्रम के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का महत्व". Physical Review Letters. 96 (18): 187602. arXiv:cond-mat/0604596. Bibcode:2006PhRvL..96r7602B. doi:10.1103/PhysRevLett.96.187602. PMID 16712396. S2CID 10596640.
- ↑ Migliorato, Max; D. Powell; A.G. Cullis; T. Hammerschmidt; G.P. Srivastava (2006). "Composition and strain dependence of the piezoelectric coefficients in InxGa1−xAs alloys". Physical Review B. 74 (24): 245332. Bibcode:2006PhRvB..74x5332M. doi:10.1103/PhysRevB.74.245332. hdl:11858/00-001M-0000-0011-02EF-0.
- ↑ Harrison, Walter (1989). ठोस पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और गुण. New York: Dover Publications Inc.
- ↑ Garg, Raman; A. Hüe; V. Haxha; M. A. Migliorato; T. Hammerschmidt; G.P. Srivastava (2009). "तनावपूर्ण III-V अर्धचालकों में पीजोइलेक्ट्रिक क्षेत्रों की ट्यूनेबिलिटी". Appl. Phys. Lett. 95 (4): 041912. Bibcode:2009ApPhL..95d1912G. doi:10.1063/1.3194779.
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- ↑ Pal, Joydeep; M. A. Migliorato; C.-K. Li; Y.-R. Wu; B. G. Crutchley; I. P. Marko; S. J. Sweeney (2000). "स्ट्रेन और पीजोइलेक्ट्रिक फील्ड प्रबंधन के माध्यम से InGaN-आधारित एलईडी की दक्षता में वृद्धि". J. Appl. Phys. 114 (3): 073104. Bibcode:2000JChPh.113..987C. doi:10.1063/1.481879.
