पीजोफोटोट्रॉनिक्स

पीजो-फोटोट्रॉनिक प्रभाव गैर-केंद्रीय सममित अर्धचालक सामग्रियों में पीजोइलेक्ट्रिक, अर्धचालक और फोटोनिक गुणों का एक तीन-तरफा युग्मन प्रभाव है, जो पीजोइलेक्ट्रिक क्षमता (पीजोपोटेंशियल) का उपयोग करता है जो कि फोटोडिटेक्टर जैसे optoelectronic  उपकरणों के प्रदर्शन में सुधार के लिए धातु-अर्धचालक जंक्शन या पी-एन जंक्शन पर वाहक उत्पादन, परिवहन, पृथक्करण और/या पुनर्संयोजन को नियंत्रित करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिसिटी के साथ एक अर्धचालक पर तनाव लगाने से उत्पन्न होता है।

प्रणाली
जब एक पी-प्रकार अर्धचालक और एक एन-प्रकार अर्धचालक एक जंक्शन बनाते हैं, तो पी-प्रकार पक्ष में छेद और एन-प्रकार पक्ष में इलेक्ट्रॉन स्थानीय विद्युत क्षेत्र को संतुलित करने के लिए संयोजन क्षेत्र के चारों ओर पुनर्वितरित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप चार्ज कमी परत होती है। जंक्शन क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों का प्रसार और पुनर्संयोजन उपकरण के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों से निकटता से संबंधित है, जो स्थानीय विद्युत क्षेत्र वितरण से बहुत प्रभावित होता है। संयोजन पर पीजो-चार्ज का अस्तित्व तीन प्रभावों का परिचय देता है: स्थानीय क्षमता के कारण स्थानीय विद्युतीय बैंड संरचना में बदलाव, piezoelectric  अर्धचालक में उपलब्ध ध्रुवीकरण के लिए जंक्शन क्षेत्र पर विद्युतीय बैंड संरचना का झुकाव, और स्थानीय पीजो-चार्ज को संतुलित करने के लिए स्थानीय चार्ज वाहक के पुनर्वितरण के कारण चार्ज कमी परत में बदलाव। जंक्शन पर धनात्मक पीजोइलेक्ट्रिक चार्ज ऊर्जा बैंड को कम करते हैं और नकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक चार्ज जंक्शन क्षेत्र के पास एन-प्रकार अर्धचालक क्षेत्र में ऊर्जा बैंड को बढ़ाते हैं। पीजोपोटेंशियल द्वारा स्थानीय बैंड में संशोधन चार्ज फंसाने के लिए प्रभावी हो सकता है ताकि इलेक्ट्रॉन-छेद पुनर्संयोजन दर को काफी हद तक बढ़ाया जा सके, जो प्रकाश उत्सर्जक डायोड की दक्षता में सुधार के लिए बहुत फायदेमंद है। इसके अलावा, झुका हुआ बैंड जंक्शन की ओर जाने वाले वाहकों की गतिशीलता को बदल देता है। पीजो-फोटोट्रॉनिक्स के लिए सामग्री में तीन बुनियादी गुण होने चाहिए: पीजोइलेक्ट्रिसिटी, अर्धचालक संपत्ति, और फोटॉन उत्तेजना संपत्ति [5]। विशिष्ट सामग्रियां वर्टज़ाइट संरचनाएं हैं, जैसे ZnO, GaN और InN। पीजोइलेक्ट्रिसिटी, फोटोएक्सिटेशन और अर्धचालक गुणों के बीच तीन-तरफा युग्मन, जो पीज़ोट्रॉनिक्स (पीजोइलेक्ट्रिसिटी-अर्धचालक कपलिंग), पीजोफोटोनिक्स (पीजोइलेक्ट्रिक-फोटॉन एक्सिटेशन कपलिंग), ऑप्टोविद्युतीय्स और पीजो-फोटोट्रॉनिक्स पीजोइलेक्ट्रिसिटी-अर्धचालक-फोटोएक्सिटेशन का आधार है। इन युग्मन का मूल पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्रियों द्वारा निर्मित पीज़ोपोटेंशियल पर निर्भर करता है।

प्रायोगिक अनुभूति
ग्राफीन और संक्रमण धातु डाइक्लोजेनाइड मोनोलेयर्स (टीएमडी) पर आधारित वैन डेर वाल्स हेटरोस्ट्रक्चर पीज़ोफोटोट्रॉनिक प्रभाव की प्राप्ति के लिए आशाजनक हैं। यह दिखाया गया है कि ग्राफीन/MoS की फोटो-प्रतिक्रिया2 जंक्शन को ट्रांज़िशन मेटल डाइक्लोजेनाइड मोनोलेयर्स उपकरणों में पीज़ोफोटोट्रॉनिक प्रभाव प्रकट करने वाले तन्य तनाव के माध्यम से ट्यून किया जा सकता है।