डोपेंट

डोपेंट (जिसे डोपिंग एजेंट भी कहा जाता है) अशुद्धता तत्व का निशान है जिसे रासायनिक सामग्री में इसकी मूल विद्युत या प्रकाशिकी गुणों को बदलने के लिए पेश किया जाता है। परिवर्तन करने के लिए आवश्यक डोपेंट की मात्रा सामान्यतःबहुत कम होती है। जब क्रिस्टलीय पदार्थों में अपमिश्रित किया जाता है, तो डोपेंट के परमाणु इसके क्रिस्टल जाली में सम्मलित हो जाते हैं। क्रिस्टलीय सामग्री अधिकांशतः या एन-टाइप सेमीकंडक्टर के क्रिस्टल होते हैं जैसे कि ठोस-राज्य [[विद्युतीय]] में उपयोग के लिए सिलिकॉन और जर्मेनियम, या विभिन्न  लेज़र  प्रकारों के उत्पादन में उपयोग के लिए पारदर्शिता और पारभासी क्रिस्टल; चूँकि, बाद के कुछ मामलों में, गैर-क्रिस्टलीय पदार्थ जैसे कांच को भी अशुद्धियों के साथ डोप किया जा सकता है।

अर्धचालक में उचित प्रकार और डोपेंट की मात्रा का उपयोग करके ठोस-राज्य इलेक्ट्रॉनिक्स में पी-प्रकार अर्धचालक और एन-प्रकार अर्धचालक उत्पन्न होते हैं जो ट्रांजिस्टर और डायोड बनाने के लिए आवश्यक होते हैं।

लेज़िंग मीडिया
धातु क्रोमियम (Cr), Neodymium (Nd), एर्बियम (Er), टपक  (Tm),  ytterbium  (Yb), और कुछ अन्य धातुओं की छोटी मात्रा को पारदर्शी क्रिस्टल, सिरेमिक, या ग्लास में डोपिंग करने की प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है  ठोस राज्य लेजर  के लिए सक्रिय लेजर माध्यम का उत्पादन। यह डोपेंट परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों में है कि  जनसंख्या व्युत्क्रम उत्पन्न किया जा सकता है, और यह जनसंख्या उलटा सभी लेज़रों के संचालन में फोटॉनों के उत्तेजित उत्सर्जन के लिए आवश्यक है।

प्राकृतिक माणिक के मामले में, क्या हुआ है कि क्रोमियम डोपेंट की छोटी मात्रा को  अल्यूमिनियम ऑक्साइड  ( कोरन्डम ) के  क्रिस्टल के माध्यम से स्वाभाविक रूप से वितरित किया गया है। यह क्रोमियम माणिक को उसका लाल रंग देता है, और माणिक को जनसंख्या उलटने और लेजर के रूप में कार्य करने में सक्षम बनाता है। एल्यूमीनियम ऑक्साइड के पारदर्शी क्रिस्टल में एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन परमाणु  अच्छे स्थानिक वितरण में क्रोमियम परमाणुओं का समर्थन करने के लिए काम करते हैं, और अन्यथा, उनका लेजर क्रिया से कोई लेना-देना नहीं है।

अन्य मामलों में, जैसे एनडी: वाईएजी में, क्रिस्टल कृत्रिम रूप से बनाया जाता है और प्रकृति में नहीं होता है। मानव निर्मित yttrium एल्यूमीनियम गार्नेट क्रिस्टल में लाखों yttrium परमाणु होते हैं, और इसके भौतिक आकार, रासायनिक वैलेंस आदि के कारण, यह अपने जाली में yttrium परमाणुओं के छोटे से अल्पसंख्यक की जगह लेने और बदलने के लिए अच्छी तरह से काम करता है उन्हें तत्वों की दुर्लभ-पृथ्वी श्रृंखला से परमाणुओं के साथ, जैसे कि नियोडिमियम। फिर, ये डोपेंट परमाणु वास्तव में क्रिस्टल में लेसिंग प्रक्रिया को अंजाम देते हैं। क्रिस्टल के बाकी परमाणुओं में येट्रियम, एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, लेकिन ऊपर की तरह, ये अन्य तीन तत्व केवल नियोडिमियम परमाणुओं का समर्थन करने के लिए कार्य करते हैं। इसके अलावा, दुर्लभ-पृथ्वी तत्व एरबियम को आसानी से नियोडिमियम के अतिरिक्त  डोपेंट के रूप में उपयोगकिया जा सकता है, जिससे इसके आउटपुट का  अलग तरंग दैर्ध्य होता है।

कई पारदर्शिता (ऑप्टिक्स)|ऑप्टिकल-ट्रांसपेरेंट होस्ट में, ऐसे सक्रिय केंद्र मिलिसेकंड के क्रम में समय के लिए अपनी उत्तेजना बनाए रख सकते हैं, और उत्तेजित उत्सर्जन के साथ आराम कर सकते हैं, लेजर क्रिया प्रदान कर सकते हैं। डोपेंट की मात्रा को सामान्यतःपरमाणु प्रतिशत में मापा जाता है। सामान्यतः रिश्तेदार परमाणु प्रतिशत गणना में माना जाता है, इस बात को ध्यान में रखते हुए कि डोपेंट आयन क्रिस्टलीय जाली में साइट के केवल  हिस्से में स्थानापन्न कर सकता है। डोपिंग का उपयोग  प्रकाशित तंतु  में अपवर्तन सूचकांक को बदलने के लिए भी किया जा सकता है, विशेष रूप से डबल-क्लैड फाइबर में। ऑप्टिकल डोपेंट को आजीवन उत्तेजना और प्रभावी अवशोषण और उत्सर्जन क्रॉस-सेक्शन की विशेषता है, जो  सक्रिय डोपेंट के मुख्य पैरामीटर हैं। आमतौर पर, ऑप्टिकल डोपेंट की सांद्रता कुछ प्रतिशत या उससे भी कम होती है। उत्तेजना के बड़े घनत्व पर, सहकारी शमन (क्रॉस-विश्राम) लेजर क्रिया की दक्षता को कम कर देता है।

उदाहरण
चिकित्सा क्षेत्र में लेजर स्केलपेल के लिए एर्बियम-डोप्ड लेजर क्रिस्टल का कुछ उपयोग होता है जो लेज़र शल्य क्रिया  में उपयोग किया जाता है। यूरोपियम, नियोडिमियम और अन्य दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों का उपयोग लेज़रों के लिए डोप ग्लास के लिए किया जाता है। होल्मियम-डोप्ड और एनडी: वाईएजी लेजर यट्रियम एल्यूमिनियम गार्नेट (वाईएजी) का उपयोग कुछ लेजर स्केलपेल में सक्रिय लेजर माध्यम के रूप में किया जाता है।

फॉस्फर और सिंटिलेटर्स
फॉस्फोर और स्किंटिलेटर के संदर्भ में, डोपेंट को उत्प्रेरक ([[भास्वर)]]फॉस्फोर) के रूप में जाना जाता है, और ल्यूमिनेसेंस प्रक्रिया को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है।

सेमीकंडक्टर
अर्धचालक में डोपेंट के अलावा, जिसे डोपिंग (सेमीकंडक्टर) के रूप में जाना जाता है, सामग्री के भीतर फर्मी स्तरों को स्थानांतरित करने का प्रभाव होता है। इसका परिणाम मुख्य रूप से नकारात्मक (एन-टाइप सेमीकंडक्टर|एन-टाइप) या पॉजिटिव (पी-टाइप सेमीकंडक्टर|पी-टाइप) चार्ज वाहक के साथ डोपेंट किस्म के आधार पर होता है। शुद्ध अर्धचालक जिन्हें डोपेंट की उपस्थिति से बदल दिया गया है उन्हें बाहरी अर्धचालक के रूप में जाना जाता है (आंतरिक अर्धचालक देखें)। अर्धचालकों में डोपेंट को विभिन्न तकनीकों में पेश किया जाता है: ठोस स्रोत, गैस, तरल पर स्पिन, और आयन आरोपण। आयन आरोपण, सतह प्रसार और ठोस स्रोत फुटनोट देखें।

अन्य
कुछ रत्नों का रंग डोपेंट के कारण होता है। उदाहरण के लिए, माणिक्य और नीलम दोनों एल्यूमीनियम ऑक्साइड हैं, पहला क्रोमियम परमाणुओं से अपना लाल रंग प्राप्त करता है, और बाद वाला कई तत्वों के साथ डोप किया जाता है, जिससे कई प्रकार के रंग मिलते हैं।

यह भी देखें

 * सेमीकंडक्टर सामग्री की सूची