ध्रुवीय अर्धचालकों में गैर रेखीय पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव

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ध्रुवीय अर्धचालकों में गैर रेखीय पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव इस बात की अभिव्यक्ति करता है कि स्ट्रेन प्रेरित पीजोइलेक्ट्रिक का ध्रुवीकरण न केवल प्रथम क्रम के पाइज़ोइलेक्ट्रिक गुणांक स्ट्रेन टेंसर घटकों के समय पर निर्भर करता है और इस प्रकार दूसरे क्रम के उच्चतर पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक गुणकों के गुणनफल पर निर्भर करता है। इस विचार को जिंकब्लेन्डे गाओं और इनास अर्धचालकों के लिए वर्ष 2006 में प्रस्तुत किया गया था और फिर सभी सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले वर्टज़ाइट और जिंक ब्लेंड अर्धचालकों तक विस्तारित किया गया था। इस प्रकार इन प्रभावों के लिए प्रत्यक्ष प्रायोगिक साक्ष्य खोजने की कठिनाई को देखते हुए इस बात पर कई प्रकार के भिन्न-भिन्न विचार आते हैं। जैसे कि कोई पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणांकों की विश्वसनीय की गणना कैसे कर सकता है।[1] दूसरी ओर इस घटना पर व्यापक सहमति हुई कि गैर-रेखीय प्रभाव बहुत बड़े रूप में होते हैं और रैखिक शब्दों के प्रथम क्रम से तुलनीय होते हैं। इन प्रभावों के अस्तित्व का परोक्ष प्रायोगिक प्रमाण GaN और InN अर्धचालक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संबंध में साहित्य के रूप में बताए गए हैं।

इतिहास

ध्रुवीय अर्धचालकों में गैर रेखीय पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव पहली बार 2006 में जी.बेस्टर एट अल और एम.ए. मिग्लिओराटो एट अल द्वारा जिंकब्लेंड GaAs और InAs के संबंध में रिपोर्ट किए गए थे।[2] [3] और इस प्रकार सेमिनल पेपर्स में भिन्न-भिन्न विधियों का उपयोग किया गया था और जबकि दूसरे और तीसरे क्रम के पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक के प्रभाव को सामान्यतः पहले क्रम के तुलनीय रूप में मान्यता दी गई थी। इस प्रकार पूरी तरह से एब इनिटियो और वर्तमान में जिसे हैरिसन मॉडल के रूप में जाना जाता है।[4] इस प्रकार ऐसा प्रतीत होता है कि विशेष रूप से पहले क्रम के गुणांकों के परिमाण के लिए थोड़ा भिन्न परिणामों की भविष्यवाणी की गई है।

फॉर्मलिज़म

जबकि प्रथम क्रम के पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणांक eij के रूप के होते हैं और दूसरे और तीसरे क्रम के गुणांक उच्च रैंक टेंसर के रूप में होते हैं, जिन्हें eijk और eijkl के रूप में व्यक्त किया जाता है और इस प्रकार पीजोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण को क्रमशः पहले दूसरे और तीसरे क्रम के सन्निकटन के लिए पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और स्ट्रेन घटकों के उत्पादों दो स्ट्रेन घटकों के उत्पादों और तीन स्ट्रेन घटकों के उत्पादों के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है।

उपलब्ध गैर रेखीय पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक

2006 से इस विषय पर कई और लेख प्रकाशित हुए हैं। इस प्रकार गैर रेखीय पीज़ोइलेक्ट्रिक गुणांक अब कई भिन्न-भिन्न अर्धचालक पदार्थ और क्रिस्टल संरचनाओं के लिए उपलब्ध हैं

  • जिंकब्लेन्डे GaAs और InAs, स्यूडोमोर्फिक स्ट्रेन के अनुसार,[5] हैरिसन मॉडल का उपयोग करता है।
  • जिंकब्लेन्डे GaAs और InAs, विकर्ण स्ट्रेन घटकों के किसी भी संयोजन के लिए,[6] हैरिसन मॉडल का उपयोग करता है।
  • जिंकब्लेंड संरचना में सभी सामान्य III-V अर्धचालक [7] ab initio का उपयोग करता है।
  • वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना में GaN, AlN, InN,[8] हैरिसन मॉडल का उपयोग करता है।
  • वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना में GaN, AlN, InN,[9] ab initio का उपयोग करता है।
  • वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना में ZnO,[10] हैरिसन मॉडल का उपयोग करता है।
  • वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना GaN, InN, AlN और ZnO,[11] ab initio का उपयोग करता है।
  • वर्टज़ाइट क्रिस्टल संरचना GaAs, InAs, GaP और InP,[12] हैरिसन मॉडल का उपयोग करता है।

प्रयोगात्मक साक्ष्य

विशेष रूप से III-N अर्धचालकों के लिए प्रकाश उत्सर्जक डायोड के संदर्भ में गैर रेखीय पीज़ोइलेक्ट्रिसिटी के प्रभाव पर चर्चा की गई थी

  • बाहरी दबाव का प्रभाव [13]
  • कार्यक्षमता में वृद्धि[14]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 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.
  2. ↑ 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.
  3. ↑ 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.
  4. ↑ Harrison, Walter (1989). ठोस पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और गुण. New York: Dover Publications Inc.
  5. ↑ 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.
  6. ↑ Tse, Geoffrey; J. Pal; U. Monteverde; R. Garg; V. Haxha; M. A. Migliorato; S. Tomic´ (2013). "जिंक ब्लेंड GaAs और InAs सेमीकंडक्टर्स में नॉन-लीनियर पीजोइलेक्ट्रिसिटी". J. Appl. Phys. 114 (7): 073515–073515–12. Bibcode:2013JAP...114g3515T. doi:10.1063/1.4818798. S2CID 14023644.
  7. ↑ A. Beya-Wakata; et al. (2011). "III-V अर्धचालकों में प्रथम और द्वितीय क्रम की पीज़ोइलेक्ट्रिसिटी". Phys. Rev. B. 84 (19): 195207. Bibcode:2011PhRvB..84s5207B. doi:10.1103/PhysRevB.84.195207.
  8. ↑ Pal, Joydeep; G. Tse; V. Haxha; M.A. Migliorato; S. Tomic´ (2011). "जिंक ब्लेंड GaAs और InAs सेमीकंडक्टर्स में नॉन-लीनियर पीजोइलेक्ट्रिसिटी". Phys. Rev. B. 84 (8): 085211. Bibcode:2011PhRvB..84h5211P. doi:10.1103/PhysRevB.84.085211.
  9. ↑ L. Pedesseau; C. Katan; J. Even (2012). "गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक सामग्रियों में इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन और गैर-रेखीय पीजोइलेक्ट्रिसिटी के उलझाव पर" (PDF). Appl. Phys. Lett. 100 (3): 031903. Bibcode:2012ApPhL.100c1903P. doi:10.1063/1.3676666.
  10. ↑ Al-Zahrani, Hanan; J.Pal; M.A. Migliorato (2013). "वर्टज़ाइट ZnO सेमीकंडक्टर्स में नॉन लीनियर पीजोइलेक्ट्रिसिटी". Nano Energy. 2 (6): 1214–1217. doi:10.1016/j.nanoen.2013.05.005.
  11. ↑ Pierre-Yves Prodhomme; Annie Beya-Wakata; Gabriel Bester (2013). "वर्टज़ाइट सेमीकंडक्टर्स में नॉनलाइनियर पीजोइलेक्ट्रिसिटी". Phys. Rev. B. 88 (12): 121304(R). Bibcode:2013PhRvB..88l1304P. doi:10.1103/PhysRevB.88.121304.
  12. ↑ Al-Zahrani, Hanan; J.Pal; M.A. Migliorato; G. Tse; Dapeng Yu (2015). "III-V कोर-शेल नैनोवायर में पीजोइलेक्ट्रिक फील्ड एन्हांसमेंट". Nano Energy. 14: 382–391. doi:10.1016/j.nanoen.2014.11.046.
  13. ↑ Crutchley, Benjamin; I. P. Marko; S. J. Sweeney; J. Pal; M.A. Migliorato (2013). "उच्च हाइड्रोस्टैटिक दबाव पर निर्भर तकनीकों का उपयोग करके InGaN-आधारित एलईडी के ऑप्टिकल गुणों की जांच की गई". Physica Status Solidi B. 250 (4): 698–702. Bibcode:2013PSSBR.250..698C. doi:10.1002/pssb.201200514.
  14. ↑ 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.
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