फोटोकंडक्टिविटी

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फोटोकंडक्टिविटी एक प्रकाशीय और विद्युत घटना है जिसमें दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी प्रकाश, अवरक्त प्रकाश, या गामा किरणों जैसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अवशोषण के कारण एक सामग्री अधिक विद्युत प्रवाहकीय हो जाती है।[1] जब अर्धचालक जैसे पदार्थ द्वारा प्रकाश को अवशोषित किया जाता है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की संख्या बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चालकता में वृद्धि होती है।[2] उत्तेजना पैदा करने के लिए, अर्धचालक पर प्रहार करने वाले प्रकाश में इतनी ऊर्जा होनी चाहिए कि वह ऊर्जा अंतराल में इलेक्ट्रॉनों को बढ़ा सके, या ऊर्जा अंतराल के अन्दर अशुद्धियों को उत्तेजित कर सके। जब अर्धचालक के साथ श्रृंखला में एक पूर्वाग्रह वोल्टेज और एक लोड रिज़िस्टर का उपयोग किया जाता है, तो लोड रेसिस्टर्स में एक वोल्टेज ड्रॉप को तब मापा जा सकता है जब सामग्री की विद्युत चालकता में परिवर्तन सर्किट के माध्यम से प्रवृत्ति होता है।

फोटोकंडक्टिव सामग्रियों के क्लासिक उदाहरणों में सम्मलित हैं:

  • फोटोग्राफिक फिल्म: सिल्वर सल्फाइड और सिल्वर ब्रोमाइड पर आधारित कोडाक्रोम, फुजीफिल्म, एगफैक्रोम, इलफोर्ड आदि।[3]
  • प्रवाहकीय बहुलक पॉली विनाइलकार्बाज़ोल,[4] फोटोकॉपी (जैरोग्राफ़ी) में बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है;
  • लेड सल्फाइड, इन्फ्रारेड डिटेक्शन एप्लिकेशन में उपयोग किया जाता है, जैसे कि यू.एस. [[साइडविंदर मिसाइल]] और सोवियत एटोल हीट-सीकिंग मिसाइल है;
  • सेलेनियम,[5] प्रारंभिक टेलीविजन और ज़ीरोग्राफी में कार्यरत है।

आणविक फोटोकंडक्टर में कार्बनिक,[6] अकार्बनिक,[7] और - अधिक संभवतः ही कभी - समन्वय यौगिक सम्मलित हैं।[8][9]


अनुप्रयोग

Further information: फोटोरिस्टर

जब एक फोटोकंडक्टिव सामग्री एक सर्किट की योग्यता के रूप में जुड़ी होती है, तो यह एक प्रतिरोधक के रूप में कार्य करती है जिसका विद्युत प्रतिरोध प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करता है। इस संदर्भ में, सामग्री को फोटोरेसिस्टर (जिसे प्रकाश-निर्भर प्रतिरोधी या फोटोकंडक्टर भी) कहा जाता है। फोटोरेसिस्टर्स का सबसे साधारण अनुप्रयोग फोटोडेटेक्टर्स के रूप में होता है, अर्थात ऐसे उपकरण जो प्रकाश की तीव्रता को मापते हैं। फोटोरेसिस्टर्स सिर्फ़ प्रकार का फोटोडेटेक्टर नहीं हैं - अन्य प्रकारों में चार्ज-युग्मित डिवाइस (सीसीडी), फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर भी सम्मलित हैं - परंतु वे सबसे साधारण हैं। कुछ फोटोडिटेक्टर अनुप्रयोग जिनमें अधिकांशतः फोटोरेसिस्टर्स का उपयोग किया जाता है, अनुप्रयोग जिनमें अधिकांशतः फोटोरेसिस्टर्स का उपयोग किया जाता है, उनमें कैमरा लाइट मीटर, स्ट्रीट लाइट, क्लॉक रेडियो, इन्फ्रारेड डिटेक्टर, नैनोफोटोनिक सिस्टम और लो-डायमेंशनल फोटो-सेंसर डिवाइस सम्मलित हैं।[10]


संवेदीकरण

फोटोकंडक्टिव सामग्रियों की प्रतिक्रिया को बढ़ाने के लिए संवेदीकरण एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग प्रक्रिया है।[3]फोटोकॉन्डक्टिव लाभ फोटो-उत्तेजित वाहकों (या तो इलेक्ट्रॉनों या छिद्रों) के जीवनकाल के समानुपाती होता है। संवेदीकरण में जानबूझकर अशुद्धता डोपिंग शामिल है जो मूल पुनर्संयोजन केंद्रों को एक छोटे से विशिष्ट जीवनकाल के साथ संतृप्त करता है, और इन केंद्रों को नए पुनर्संयोजन केंद्रों के साथ लंबे जीवनकाल के साथ बदल देता है। यह प्रक्रिया, जब सही ढंग से की जाती है, तो परिमाण के कई आदेशों के फोटोकंडक्टिव लाभ में वृद्धि होती है और वाणिज्यिक फोटोकंडक्टिव उपकरणों के उत्पादन में इसका उपयोग किया जाता है। अल्बर्ट रोज (भौतिक विज्ञानी) का पाठ संवेदीकरण के संदर्भ का कार्य है।[11]


नकारात्मक फोटोकंडक्टिविटी

रोशनी के संपर्क में आने पर कुछ सामग्री फोटोकंडक्टिविटी में गिरावट दर्शाती है।[12] एक प्रमुख उदाहरण हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (a-Si:H) है जिसमें फोटोकंडक्टिविटी में मेटास्टेबल कमी देखी जा सकती है।[13] (स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव देखें)। नकारात्मक फोटोकंडक्टिविटी प्रदर्शित करने वाली रिपोर्ट की गई अन्य सामग्री में मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड शामिल है,[14] ग्राफीन,[15] इंडियम आर्सेनाइड nanowires,[16] सजाया कार्बन नैनोट्यूब,[17] और धातु नैनोकण।[18]


चुंबकीय फोटोकंडक्टिविटी

2016 में यह प्रदर्शित किया गया था कि कुछ फोटोकंडक्टिव सामग्री में एक चुंबकीय क्रम मौजूद हो सकता है।[19] एक प्रमुख उदाहरण सीएच है3राष्ट्रीय राजमार्ग3(एमएन: पीबी) मैं3. इस सामग्री में एक प्रकाश प्रेरित चुंबकीयकरण पिघलने का भी प्रदर्शन किया गया[19]इस प्रकार मैग्नेटो ऑप्टिकल डिवाइस और डेटा स्टोरेज में इस्तेमाल किया जा सकता है।

फोटोकंडक्टिविटी स्पेक्ट्रोस्कोपी

Main article: Photocurrent § Photocurrent spectroscopy

लक्षण वर्णन तकनीक जिसे फोटोकंडक्टिविटी स्पेक्ट्रोस्कोपी (जिसे फोटोक्रेक्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी भी कहा जाता है) कहा जाता है, सेमीकंडक्टर्स के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों का अध्ययन करने में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।[20][21]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ DeWerd, L. A.; P. R. Moran (1978). "Solid-state electrophotography with Al2O3". Medical Physics. 5 (1): 23–26. Bibcode:1978MedPh...5...23D. doi:10.1118/1.594505. PMID 634229.
  2. ↑ Saghaei, Jaber; Fallahzadeh, Ali; Saghaei, Tayebeh (June 2016). "Vapor treatment as a new method for photocurrent enhancement of UV photodetectors based on ZnO nanorods". Sensors and Actuators A: Physical. 247: 150–155. doi:10.1016/j.sna.2016.05.050.
  3. ↑ 3.0 3.1 Pearsall, Thomas (2010). Photonics Essentials, 2nd edition. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-162935-5.
  4. ↑ Law, Kock Yee (1993). "Organic photoconductive materials: recent trends and developments". Chemical Reviews. 93: 449–486. doi:10.1021/cr00017a020.
  5. ↑ Belev, G.; Kasap, S. O. (2004-10-15). "Amorphous selenium as an X-ray photoconductor". Journal of Non-Crystalline Solids. Physics of Non-Crystalline Solids 10 (in English). 345–346: 484–488. Bibcode:2004JNCS..345..484B. doi:10.1016/j.jnoncrysol.2004.08.070. ISSN 0022-3093.
  6. ↑ Weiss, David S.; Abkowitz, Martin (2010-01-13). "Advances in Organic Photoconductor Technology". Chemical Reviews. 110 (1): 479–526. doi:10.1021/cr900173r. ISSN 0009-2665. PMID 19848380.
  7. ↑ Cai, Wensi; Li, Haiyun; Li, Mengchao; Wang, Meng; Wang, Huaxin; Chen, Jiangzhao; Zang, Zhigang (2021-05-13). "Opportunities and challenges of inorganic perovskites in high-performance photodetectors". Journal of Physics D: Applied Physics (in English). 54 (29): 293002. Bibcode:2021JPhD...54C3002C. doi:10.1088/1361-6463/abf709. ISSN 0022-3727. S2CID 234883317.
  8. ↑ Aragoni, M. Carla; Arca, Massimiliano; Devillanova, Francesco A.; Isaia, Francesco; Lippolis, Vito; Mancini, Annalisa; Pala, Luca; Verani, Gaetano; Agostinelli, Tiziano; Caironi, Mario; Natali, Dario (2007-02-01). "First example of a near-IR photodetector based on neutral [M(R-dmet)2] bis(1,2-dithiolene) metal complexes". Inorganic Chemistry Communications (in English). 10 (2): 191–194. doi:10.1016/j.inoche.2006.10.019. ISSN 1387-7003.
  9. ↑ Pintus, Anna; Ambrosio, Lucia; Aragoni, M. Carla; Binda, Maddalena; Coles, Simon J.; Hursthouse, Michael B.; Isaia, Francesco; Lippolis, Vito; Meloni, Giammarco; Natali, Dario; Orton, James B. (2020-05-04). "Photoconducting Devices with Response in the Visible–Near-Infrared Region Based on Neutral Ni Complexes of Aryl-1,2-dithiolene Ligands". Inorganic Chemistry. 59 (9): 6410–6421. doi:10.1021/acs.inorgchem.0c00491. ISSN 0020-1669. PMID 32302124. S2CID 215809603.
  10. ↑ Hernández-Acosta, M A; Trejo-Valdez, M; Castro-Chacón, J H; Torres-San Miguel, C R; Martínez-Gutiérrez, H; Torres-Torres, C (23 February 2018). "Chaotic signatures of photoconductive Cu ZnSnS nanostructures explored by Lorenz attractors". New Journal of Physics. 20 (2): 023048. Bibcode:2018NJPh...20b3048H. doi:10.1088/1367-2630/aaad41.
  11. ↑ Rose, Albert (1963). Photoconductivity and Allied Problems. Interscience tracts on physics and astronomy. Wiley Interscience. ISBN 0-88275-568-4.
  12. ↑ N V Joshi (25 May 1990). Photoconductivity: Art: Science & Technology. CRC Press. ISBN 978-0-8247-8321-1.
  13. ↑ Staebler, D. L.; Wronski, C. R. (1977). "Reversible conductivity changes in discharge-produced amorphous Si". Applied Physics Letters. 31 (4): 292. Bibcode:1977ApPhL..31..292S. doi:10.1063/1.89674. ISSN 0003-6951.
  14. ↑ Serpi, A. (1992). "Negative Photoconductivity in MoS2". Physica Status Solidi A. 133 (2): K73–K77. Bibcode:1992PSSAR.133...73S. doi:10.1002/pssa.2211330248. ISSN 0031-8965.
  15. ↑ Heyman, J. N.; Stein, J. D.; Kaminski, Z. S.; Banman, A. R.; Massari, A. M.; Robinson, J. T. (2015). "Carrier heating and negative photoconductivity in graphene". Journal of Applied Physics. 117 (1): 015101. arXiv:1410.7495. Bibcode:2015JAP...117a5101H. doi:10.1063/1.4905192. ISSN 0021-8979. S2CID 118531249.
  16. ↑ Alexander-Webber, Jack A.; Groschner, Catherine K.; Sagade, Abhay A.; Tainter, Gregory; Gonzalez-Zalba, M. Fernando; Di Pietro, Riccardo; Wong-Leung, Jennifer; Tan, H. Hoe; Jagadish, Chennupati (2017-12-11). "Engineering the Photoresponse of InAs Nanowires". ACS Applied Materials & Interfaces (in English). 9 (50): 43993–44000. doi:10.1021/acsami.7b14415. ISSN 1944-8244. PMID 29171260.
  17. ↑ Jiménez-Marín, E.; Villalpando, I.; Trejo-Valdez, M.; Cervantes-Sodi, F.; Vargas-García, J. R.; Torres-Torres, C. (2017-06-01). "Coexistence of positive and negative photoconductivity in nickel oxide decorated multiwall carbon nanotubes". Materials Science and Engineering: B (in English). 220: 22–29. doi:10.1016/j.mseb.2017.03.004. ISSN 0921-5107.
  18. ↑ Nakanishi, Hideyuki; Bishop, Kyle J. M.; Kowalczyk, Bartlomiej; Nitzan, Abraham; Weiss, Emily A.; Tretiakov, Konstantin V.; Apodaca, Mario M.; Klajn, Rafal; Stoddart, J. Fraser; Grzybowski, Bartosz A. (2009). "Photoconductance and inverse photoconductance in films of functionalized metal nanoparticles". Nature. 460 (7253): 371–375. Bibcode:2009Natur.460..371N. doi:10.1038/nature08131. ISSN 0028-0836. PMID 19606145. S2CID 4425298.
  19. ↑ 19.0 19.1 Náfrádi, Bálint (24 November 2016). "फोटोवोल्टिक पर्कोव्साइट CH3NH3(Mn:Pb)I3 में वैकल्पिक रूप से स्विच्ड चुंबकत्व". Nature Communications. 7 (13406): 13406. arXiv:1611.08205. Bibcode:2016NatCo...713406N. doi:10.1038/ncomms13406. PMC 5123013. PMID 27882917.
  20. ↑ "RSC Definition - Photocurrent spectroscopy". RSC. Retrieved 2020-07-19.
  21. ↑ Lamberti, Carlo; Agostini, Giovanni (2013). "15.3 - Photocurrent spectroscopy". Characterization of Semiconductor Heterostructures and Nanostructures (2 ed.). Italy: Elsevier. pp. 652–655. doi:10.1016/B978-0-444-59551-5.00001-7. ISBN 978-0-444-59551-5.


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