সেমিকন্ডাক্টরের আলোক ও পরিবহন বৈশিষ্ট্য

একটি সেমিকন্ডাক্টর কীভাবে আলো শোষণ করে এবং এর বাহকগুলি কীভাবে ক্ষেত্রের অধীনে প্রবাহিত ও বিচ্ছুরিত হয়, তা নির্ধারণ করে যে এটি একটি ভালো ডিটেক্টর, এমিটার বা ট্রানজিস্টর হবে কিনা। এই বৈশিষ্ট্যগুলি এর ব্যান্ড কাঠামো এবং বিক্ষেপণ থেকে উদ্ভূত হয়।

Definition

একটি সেমিকন্ডাক্টরের পরিবহন বৈশিষ্ট্যগুলি বর্ণনা করে যে কীভাবে ইলেকট্রন এবং হোলগুলি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্টের অধীনে চলাচল করে, যা গতিশীলতা, পরিবাহিতা এবং বিচ্ছুরণ দ্বারা চিহ্নিত হয়; আলোক বৈশিষ্ট্যগুলি বর্ণনা করে যে কীভাবে উপাদানটি তার ব্যান্ড গ্যাপ জুড়ে আলো শোষণ ও নির্গত করে, যা ব্যান্ড কাঠামো এবং গ্যাপের প্রত্যক্ষতা দ্বারা নির্ধারিত হয়।

Scope

এই বিষয়টি সেমিকন্ডাক্টরের বৈদ্যুতিক পরিবহন এবং আলোক প্রতিক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করে: বাহক প্রবাহ এবং গতিশীলতা, এটিকে সীমিত করে এমন বিক্ষেপণ প্রক্রিয়া (ফোনন এবং অপদ্রব্য), বিচ্ছুরণ এবং আইনস্টাইন সম্পর্ক, হল প্রভাব এবং পুনঃসংযোজন। আলোকীয় দিক থেকে এটি ব্যান্ড-এজ শোষণ, আলোক নির্গমনের জন্য প্রত্যক্ষ ও পরোক্ষ গ্যাপের মধ্যে পার্থক্য, এক্সিটন এবং আলোক পরিবাহিতা নিয়ে আলোচনা করে। এটি এই ক্ষেত্রের ব্যান্ড কাঠামো এবং বাহক পরিসংখ্যানকে পরিমাপযোগ্য ডিভাইস-সম্পর্কিত বৈশিষ্ট্যের সাথে সংযুক্ত করে।

Core questions

• বাহক গতিশীলতা কী দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং কোন বিক্ষেপণ প্রক্রিয়াগুলি এটিকে সীমিত করে?
• আইনস্টাইন সম্পর্কের মাধ্যমে প্রবাহ এবং বিচ্ছুরণ কীভাবে সম্পর্কিত?
• ব্যান্ড গ্যাপের প্রত্যক্ষতা কীভাবে একটি সেমিকন্ডাক্টর দক্ষতার সাথে আলো নির্গত করে তা নিয়ন্ত্রণ করে?
• এক্সিটন এবং আলোক পরিবাহিতা কী, এবং তারা কীভাবে আলোক প্রতিক্রিয়াকে আকার দেয়?

Key concepts

• বাহক প্রবাহ, গতিশীলতা এবং পরিবাহিতা
• ফোনন এবং অপদ্রব্য বিক্ষেপণ
• বিচ্ছুরণ এবং আইনস্টাইন সম্পর্ক
• প্রত্যক্ষ বনাম পরোক্ষ আলোকীয় রূপান্তর
• এক্সিটন এবং আলোক পরিবাহিতা

Clinical relevance

পরিবহন এবং আলোক বৈশিষ্ট্যগুলি ডিভাইসের কার্যকারিতা নির্ধারণ করে: গতিশীলতা ট্রানজিস্টরের গতি নির্ধারণ করে, প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষ গ্যাপ নির্ধারণ করে যে একটি উপাদান দক্ষ এলইডি এবং লেজার তৈরি করতে পারে কিনা (যেমন গ্যালিয়াম আর্সেনাইড বনাম সিলিকন), এবং শোষণ ফটোডিটেক্টর এবং সৌর কোষ নিয়ন্ত্রণ করে।

History

হল প্রভাব (1879) বাহকের চিহ্ন এবং ঘনত্ব পরিমাপের একটি প্রাথমিক উপায় সরবরাহ করেছিল; ব্যান্ড-এজ শোষণ এবং এক্সিটনের কোয়ান্টাম তত্ত্ব 1930-এর দশকে বিকশিত হয়েছিল এবং গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের মতো প্রত্যক্ষ-গ্যাপ যৌগগুলি দক্ষতার সাথে আলো নির্গত করে এই স্বীকৃতি বিংশ শতাব্দীর মাঝামাঝি থেকে উদ্ভূত অপটোইলেক্ট্রনিক্সের ভিত্তি স্থাপন করেছিল।

Key figures

• Edwin Hall
• Albert Einstein
• Gregory Wannier

Seminal works

• ashcroft1976
• sze2007

Frequently asked questions

সিলিকন কেন দুর্বল আলোক-নির্গমনকারী ডিভাইস তৈরি করে?

সিলিকনের একটি পরোক্ষ ব্যান্ড গ্যাপ রয়েছে, তাই গ্যাপ জুড়ে একটি ইলেকট্রন এবং হোলের পুনঃসংযোজনের জন্য ভরবেগ সংরক্ষণের জন্য একটি ফোননেরও জড়িত থাকা প্রয়োজন; এটি বিকিরণশীল পুনঃসংযোজনকে অদক্ষ করে তোলে, যে কারণে গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের মতো প্রত্যক্ষ-গ্যাপ উপাদানগুলি এলইডি এবং লেজারের জন্য ব্যবহৃত হয়।

একটি সেমিকন্ডাক্টরে বাহকগুলি কত দ্রুত চলাচল করে তা কী সীমিত করে?

বাহকগুলি ল্যাটিস কম্পন (ফোনন) এবং আয়নিত অপদ্রব্য দ্বারা বিক্ষিপ্ত হয়; এই সংঘর্ষগুলি গতিশীলতাকে সীমিত করে, উচ্চ তাপমাত্রায় ফোনন বিক্ষেপণ এবং নিম্ন তাপমাত্রা ও উচ্চ ডোপিংয়ে অপদ্রব্য বিক্ষেপণ প্রাধান্য পায়।