डोपेंट

डोपेंट अशुद्धता तत्व का प्रतीक है जिसे रासायनिक सामग्री में मूल विद्युत या प्रकाशिकी गुणों को परिवर्तित करने के लिए प्रस्तुत किया जाता है। परिवर्तन करने के लिए आवश्यक डोपेंट की मात्रा सामान्यतः अधिक अल्प होती है। जब क्रिस्टलीय पदार्थों में अपमिश्रित किया जाता है, तो डोपेंट के परमाणु इसके क्रिस्टल में सम्मलित हो जाते हैं। क्रिस्टलीय सामग्री अधिकांशतः या एन-टाइप अर्धचालक 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 होते है चूँकि, पश्चात् की अवस्था 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), नीयोडिमियम (Nd), एर्बियम (Er), थ्यूलियम (Tm), अटर्बियम (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 किया जाता है । यह डोपेंट परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों में जनसंख्या व्युत्क्रम को उत्पन्न किया जाता है, और जनसंख्या के विपरीत सभी लेज़रों के संचालन में फोटॉनों के उत्तेजित उत्सर्जन के लिए आवश्यक है।

प्राकृतिक की स्थिति में, क्रोमियम डोपेंट की छोटी मात्रा को अल्यूमिनियम ऑक्साइड (कोरन्डम) के क्रिस्टल के माध्यम से स्वाभाविक रूप से वितरित किया गया है। यह क्रोमियम को लाल रंग देता है, और जनसंख्या के विपरीत और लेजर के रूप में कार्य करने में सक्षम बनाता है। एल्यूमीनियम ऑक्साइड के पारदर्शी क्रिस्टल में एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन परमाणु उचित स्थानिक वितरण में क्रोमियम परमाणुओं का समर्थन करने के लिए कार्य करते हैं, लेजर क्रिया से कोई सम्बन्ध नहीं है।

अन्य स्थिति में, जैसे एनडी: वाईएजी में, क्रिस्टल कृत्रिम रूप से बनाया जाता है जो प्रकृति में नहीं होता है। मानव निर्मित अटर्बियम एल्यूमीनियम गार्नेट क्रिस्टल में लाखों अटर्बियम परमाणु होते हैं, और इसके भौतिक आकार, रासायनिक वैलेंस आदि के कारण, यह अटर्बियम परमाणुओं के छोटे अल्पसंख्यक के स्थान में लेने और परिवर्तित करने के लिए उत्तम प्रकार से कार्य करता है उन तत्वों की दुर्लभ-पृथ्वी श्रृंखला से परमाणुओं के साथ उपयोग किया जाता है, जैसे कि नियोडिमियम है। फिर, ये डोपेंट परमाणु वास्तव में क्रिस्टल में लेसिंग प्रक्रिया को परिणाम देते हैं। क्रिस्टल के शेष परमाणुओं में येट्रियम, एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, किन्तु ऊपर के जैसे, ये अन्य तीन तत्व केवल नियोडिमियम परमाणुओं का समर्थन करने के लिए कार्य करते हैं। इसके अतिरिक्त, दुर्लभ-पृथ्वी तत्व एरबियम को सरलता से नियोडिमियम के अतिरिक्त डोपेंट के रूप में उपयोग किया जा सकता है, जिससे इसके आउटपुट का भिन्न तरंग दैर्ध्य होता है।

कई वैकल्पिक रूप से पारदर्शिता में, ऐसे सक्रिय केंद्र मिलिसेकंड के क्रम में समय के लिए अपनी उत्तेजना बनाए रख सकते हैं, और उत्तेजित उत्सर्जन के साथ विश्राम कर सकते हैं, और लेजर क्रिया प्रदान कर सकते हैं। डोपेंट की मात्रा को सामान्यतः परमाणु प्रतिशत में मापा जाता है। सामान्यतः परमाणु प्रतिशत गणना में माना जाता है, कि डोपेंट आयन क्रिस्टलीय में साइट के भाग में स्थानापन्न कर सकता है। डोपिंग का उपयोग  प्रकाशित तंतु  में अपवर्तन सूचकांक को परिवर्तित करने के लिए भी किया जा सकता है, विशेष रूप से डबल-क्लैड फाइबर में है। ऑप्टिकल डोपेंट को आजीवन उत्तेजना और प्रभावी अवशोषण और उत्सर्जन क्रॉस-सेक्शन की विशेषता है, जो  सक्रिय डोपेंट के मुख्य पैरामीटर हैं। सामान्यतः, 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 सिंटिलेटर
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।

अर्धचालक
अर्धचालक में डोपेंट के अतिरिक्त, जिसे डोपिंग (अर्धचालक) 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 अर्धचालक) या सकारात्मक (पी-टाइप अर्धचालक) आवेश वाहक के साथ डोपेंट के आधार पर होता है। शुद्ध अर्धचालक जिन्हें डोपेंट की उपस्थिति से परिवर्तित कर दिया गया है उन्हें बाहरी अर्धचालक के रूप में जाना जाता है (आंतरिक अर्धचालक देखें)। अर्धचालकों में डोपेंट को विभिन्न तकनीकों में प्रस्तुत  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, प्रथम क्रोमियम परमाणुओं से अपना लाल रंग प्राप्त करता है, और पश्चात् में कई तत्वों के साथ डोप किया जाता है, जिससे कई प्रकार के रंग मिलते हैं।

यह भी देखें

 * अर्धचालक सामग्री की सूची