Lead tin telluride
لیڈ ٹن ٹیلورائڈ، جسے پی بی ایس این ٹی یا پی بی 1 − ایکس ایس این ایکس ٹی بھی کہا جاتا ہے، لیڈ، ٹن اور ٹیلوریم کا ایک سہ رخی مرکب ہے، جو عام طور پر ٹن کو لیڈ ٹیلورائڈ میں ملا کر یا ٹن ٹیلورائڈ میں لیڈ ملا کر بنایا جاتا ہے۔ یہ ایک IV-VI تنگ بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر مواد ہے۔ Pb1 − xSnxTe کا بینڈ گیپ مواد میں ساخت (x) کو تبدیل کرکے ٹیون کیا جاتا ہے۔ ایس این ٹی ای کو پی بی (یا پی بی ٹی ای کے ساتھ ایس این) کے ساتھ ملایا جا سکتا ہے تاکہ بینڈ کے فرق کو 0.29 ای وی (پی بی ٹی ای) سے 0.18 ای وی (ایس این ٹی ای) تک ٹیون کیا جا سکے۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ II-VI چالکوجینائڈز کے برعکس، جیسے۔ کیڈیمیم، مرکری اور زنک چالکوجینائڈز، Pb1 − xSnxTe میں بینڈ کا فرق دونوں انتہاؤں کے درمیان لکیری طور پر تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ اس کے برعکس، جیسے جیسے ساخت (x) میں اضافہ ہوتا ہے، بینڈ کا فرق کم ہوتا ہے، ارتکاز کے نظام میں صفر کے قریب پہنچ جاتا ہے (0.32-0.65 درجہ حرارت 4-300 K کے مطابق، بالترتیب) اور SnTe کے بلک بینڈ کے فرق کی طرف مزید بڑھتا ہے۔ لہذا، لیڈ ٹن ٹیلورائڈ مرکب دھاتوں میں ان کے اختتامی نقطہ کے ہم منصبوں کے مقابلے میں تنگ بینڈ گیپ ہوتے ہیں جو لیڈ ٹن ٹیلورائڈ کو درمیانی اورکت، 3-14 μm آپٹو الیکٹرانک ایپلی کیشن کے لیے ایک مثالی امیدوار بناتے ہیں۔ خصوصیات لیڈ ٹن ٹیلورائڈ 300 K پر پی قسم کا سیمی کنڈکٹر ہے۔ جیسے جیسے ٹن کا مواد بڑھتا ہے سوراخ کا ارتکاز بڑھتا ہے جس کے نتیجے میں برقی چالکتا میں اضافہ ہوتا ہے۔ ساخت کی حد x = 0 سے 0.1 کے لیے، برقی چالکتا درجہ حرارت میں 500 K تک اضافے کے ساتھ کم ہوتی ہے اور 500 K سے زیادہ بڑھ جاتی ہے۔ ساخت کی حد کے لیے، x ≤ 0.25، درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ برقی چالکتا کم ہوتی ہے۔ Pb1 − xSnxTe کا سی بیک گتانک 300 K پر Sn مواد میں اضافے کے ساتھ کم ہوتا ہے۔ ساخت x> 0.25 کے لیے، Pb1 − xSnxTe کی تھرمل چالکتا Sn مواد میں اضافے کے ساتھ بڑھتی ہے۔ تھرمل چالکتا کی اقدار پوری ساخت کی حد، x> 0 پر درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ کم ہوتی ہیں۔ Pb1 − xSnxTe کے لیے، زیادہ سے زیادہ تھرمو الیکٹرک پاور فیکٹر سے مطابقت رکھنے والا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت x کی ساخت میں اضافے کے ساتھ بڑھتا ہے۔ لیڈ ٹن ٹیلورائڈ کا فرضی بائنری مرکب 400-700 K درجہ حرارت کی حد پر تھرمو الیکٹرک مواد کے طور پر کام کرتا ہے۔ لیڈ ٹن ٹیلورائڈ میں مثبت درجہ حرارت کا گتانک ہوتا ہے یعنی۔ کسی دی گئی ساخت x کے لیے، درجہ حرارت کے ساتھ بینڈ کا فرق بڑھتا ہے۔ لہذا لیڈ ٹن ٹیلورائڈ پر مبنی لیزر کے ساتھ کام کرتے ہوئے درجہ حرارت کے استحکام کو برقرار رکھنا پڑتا ہے۔ تاہم، فائدہ یہ ہے کہ لیزر کی آپریٹنگ طول موج کو آپریٹنگ درجہ حرارت کو تبدیل کرکے آسانی سے ٹیون کیا جا سکتا ہے۔ لیڈ ٹن ٹیلورائڈ کا نظری جذب گتانک عام طور پر ~ 750 سینٹی میٹر-1 ہوتا ہے جبکہ ڈوپڈ سلکان جیسے بیرونی سیمی کنڈکٹرز کے لیے ~ 50 سینٹی میٹر-1 ہوتا ہے۔ اعلی نظری گتانک قدر نہ صرف اعلی حساسیت کو یقینی بناتی ہے بلکہ انفرادی ڈٹیکٹر عناصر کے درمیان درکار فاصلے کو بھی کم کرتی ہے تاکہ آپٹیکل کراس ٹاک کو روکا جا سکے جس سے انٹیگریٹڈ سرکٹ ٹیکنالوجی آسانی سے قابل رسائی ہو۔ مرکری کیڈیمیم ٹیلورائڈ کے مقابلے میں ٹیون ایبل تنگ بینڈ گیپ اور لیڈ ٹن ٹیلورائڈ کے نسبتا زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت کی وجہ سے، یہ آئی آر ذرائع، بینڈ پاس فلٹرز اور آئی آر ڈٹیکٹرز میں تجارتی ایپلی کیشنز کے لیے پسند کا مواد رہا ہے۔ اس نے 8-14 μm ونڈو میں تابکاری کو محسوس کرنے کے لیے فوٹو وولٹک آلات کے طور پر ایپلی کیشنز پائی ہیں۔ سنگل کرسٹل پی بی 1 − ایکس ایس این ایکس ٹی ڈایڈڈ لیزرز کو سلفر ڈائی آکسائیڈ جیسے گیس آلودگیوں کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ لیڈ ٹن ٹیلورائڈز کا استعمال تھرمو الیکٹرک آلات میں کیا گیا ہے۔ حوالہ جات ٹیلورائڈز لیڈ مرکب ٹن مرکب IV-VI سیمی کنڈکٹر