Piezophototronics
પીઝો-ફોટોટ્રોનિક અસર એ બિન-કેન્દ્રીય સમપ્રમાણ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીમાં પીઝોઇલેક્ટ્રિક, સેમિકન્ડક્ટર અને ફોટોનિક ગુણધર્મોની ત્રિકોણીય જોડાણ અસર છે, જે પીઝોઇલેક્ટ્રિક પોટેન્શિયલ (પીઝોપોટેંશિયલ) નો ઉપયોગ કરે છે, જે પીઝોઇલેક્ટ્રિસિટી સાથે સેમિકન્ડક્ટર પર તાણ લાગુ કરીને વાહક ઉત્પાદન, પરિવહન, વિભાજન અને/અથવા મેટલ-સેમિકન્ડક્ટર જંક્શન અથવા પીએન જંક્શન પર પુનઃસંયોજનને નિયંત્રિત કરવા માટે પેદા થાય છે, જેથી ફોટોડિટેક્ટર, સૌર કોષ અને પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ જેવા ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોની કામગીરીમાં સુધારો થાય. જ્યોર્જિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજીના પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગે 2010માં આ અસરનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો હતો. મિકેનિઝમ જ્યારે પી-ટાઇપ સેમિકન્ડક્ટર અને એન-ટાઇપ સેમિકન્ડક્ટર જંકશન બનાવે છે, ત્યારે પી-ટાઇપ બાજુના છિદ્રો અને એન-ટાઇપ બાજુના ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનિક વિદ્યુત ક્ષેત્રને સંતુલિત કરવા માટે ઇન્ટરફેસ વિસ્તારની આસપાસ પુનઃવિતરણ કરે છે, જે ચાર્જ અવક્ષય સ્તરમાં પરિણમે છે. જંકશન પ્રદેશમાં ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોના પ્રસરણ અને પુનઃસંયોજન ઉપકરણના ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મો સાથે નજીકથી સંબંધિત છે, જે સ્થાનિક વિદ્યુત ક્ષેત્રના વિતરણથી ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે. ઇન્ટરફેસ પર પીઝો-ચાર્જનું અસ્તિત્વ ત્રણ અસરો રજૂ કરે છેઃ સ્થાનિક સંભવિતતાને કારણે સ્થાનિક ઇલેક્ટ્રોનિક બેન્ડ માળખામાં પરિવર્તન, પીઝોઇલેક્ટ્રિક સેમિકન્ડક્ટરમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા ધ્રુવીકરણ માટે જંકશન પ્રદેશ પર ઇલેક્ટ્રોનિક બેન્ડ માળખામાં ઝુકાવ, અને સ્થાનિક પીઝો-ચાર્જને સંતુલિત કરવા માટે સ્થાનિક ચાર્જ વાહકોના પુનઃવિતરણને કારણે ચાર્જ અવક્ષય સ્તરમાં ફેરફાર. જંકશન પર પોઝિટિવ પીઝોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ એનર્જી બેન્ડને ઘટાડે છે અને નેગેટિવ પીઝોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ જંકશન પ્રદેશ નજીક એન-પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર પ્રદેશમાં એનર્જી બેન્ડને વધારે છે. પીઝોપોટેંશિયલ દ્વારા સ્થાનિક બેન્ડમાં ફેરફાર ચાર્જને ફસાવવા માટે અસરકારક હોઈ શકે છે જેથી ઇલેક્ટ્રોન-હોલ પુનઃસંયોજન દર મોટા પ્રમાણમાં વધારી શકાય, જે પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે ખૂબ ફાયદાકારક છે. વધુમાં, વળેલું પટ્ટું જંકશન તરફ આગળ વધતા વાહકોની ગતિશીલતામાં ફેરફાર કરે છે. પીઝો-ફોટોટ્રોનિક્સ માટેની સામગ્રીમાં ત્રણ મૂળભૂત ગુણધર્મો હોવા જોઈએઃ પીઝોઇલેક્ટ્રિસિટી, સેમિકન્ડક્ટર ગુણધર્મ અને ફોટોન ઉત્તેજના ગુણધર્મ [5]. લાક્ષણિક સામગ્રીઓ વુર્ટ્ઝાઇટ માળખાં છે, જેમ કે ZnO, GaN અને InN. પીઝોઇલેક્ટ્રિસિટી, ફોટોએક્સાઇટેશન અને સેમિકન્ડક્ટર ગુણધર્મો વચ્ચે ત્રિપક્ષીય જોડાણ, જે પીઝોટ્રોનિક્સ (પીઝોઇલેક્ટ્રિસિટી-સેમિકન્ડક્ટર કપલિંગ), પીઝોફોટોનિક્સ (પીઝોઇલેક્ટ્રિક-ફોટોન એક્સાઇટેશન કપલિંગ), ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને પીઝો-ફોટોટ્રોનિક્સ પીઝોઇલેક્ટ્રિસિટી-સેમિકન્ડક્ટર-ફોટોએક્સાઇટેશન) નો આધાર છે. આ જોડાણનો મુખ્ય ભાગ પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી દ્વારા બનાવવામાં આવેલ પીઝોપોટેંશિયલ પર આધાર રાખે છે. પ્રાયોગિક અનુભૂતિ વેન ડેર વાલ્સ હેટેરોસ્ટ્રક્ચર્સ ગ્રાફિન અને ટ્રાન્ઝિશન મેટલ ડાયકેલકોજેનાઇડ્સ (ટી. એમ. ડી.) પર આધારિત પીઝોફોટ્રોનિક અસરની અનુભૂતિ માટે આશાસ્પદ છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે ગ્રેફીન/એમ. ઓ. એસ. 2 જંકશનનો ફોટો-રિસ્પોન્સ ટી. એમ. ડી. ઉપકરણોમાં પીઝોફોટ્રોનિક અસર દર્શાવતા ટેન્સાઇલ સ્ટ્રેસ દ્વારા ટ્યુન કરી શકાય છે. સંદર્ભો કન્ડેન્સ્ડ દ્રવ્ય ભૌતિકશાસ્ત્ર વિદ્યુત ઘટના ઊર્જા લણણી