광전도율

Photoconductivity

광전도는 가시광선, 자외선, 적외선, 감마선 등 전자기 방사선이 흡수돼 물질이 전기 전도성이 높아지는 광학적·전기적 현상이다.[1]

빛이 반도체 같은 물질에 흡수되면 자유전자와 구멍의 수가 늘어나 전기전도도가 높아진다.[2] 흥분작용을 일으키려면 반도체를 타격하는 빛이 밴드 갭을 가로질러 전자를 올리거나 밴드 갭 내의 불순물을 흥분시킬 정도의 에너지를 가지고 있어야 한다. 반도체와 직렬로 바이어스 전압과 부하 저항을 사용할 때 재료의 전기 전도도의 변화가 회로를 통해 전류를 변화시킬 때 부하 저항기에 걸친 전압 강하를 측정할 수 있다.

광촉자재의 전형적인 예는 다음과 같다.

적용들

추가 정보: 포토레지스터

광촉자 물질이 회로의 일부로 연결되면 광도에 따라 저항이 달라지는 저항기 역할을 한다. 이런 맥락에서 이 물질을 포토레지스터(빛에 의존하는 저항기 또는 광촉자라고도 한다)라고 부른다. 포토레지스터의 가장 일반적인 적용은 광도검출기, 즉 빛의 세기를 측정하는 장치로서이다. 포토레지스터는 광검출기의 유일한 유형은 아니다. 다른 유형에는 충전 결합 장치(CCD), 광다이오드 및 광전자 증배기가 포함된다. 포토레지스터가 자주 사용되는 일부 광검출기 애플리케이션에는 카메라 조명계, 가로등, 시계 라디오, 적외선 검출기, 나노포토닉 시스템 및 저차원 광센서 장치가 포함된다.[5]

감작화

감작성은 광학 유도 물질의 반응을 증폭시키기 위한 중요한 공학적 절차다.[3] 광촉자 이득은 광 방출 캐리어의 수명(전자 또는 구멍)에 비례한다. 감작성은 특성 수명이 짧은 자연 재조합 센터를 포화시키고 수명이 긴 새로운 재조합 센터로 대체하는 의도적인 불순물 도핑을 포함한다. 이 절차를 올바르게 수행하면 광촉자 이득이 몇 차례 증가하며 상업용 광촉자 장치 생산에 사용된다. 알버트 로즈가 쓴 본문은 감작성을 위한 참고서다.[6]

음성 광전율

일부 물질은 조명에 노출되면 광전도가 저하된다.[7] 대표적인 예가 광전율의 측정 가능한 감소를 관측할[8] 수 있는 수소화 아모르퍼스 실리콘(a-Si:H)이다(Staebler-Wronski 효과 참조). 그 밖에 음의 광전도를 보이는 것으로 보고된 물질로는 이황화 몰리브덴,[9] 그래핀,[10] 인듐 비소 나노와이어,[11] 장식된 탄소 나노튜브, 금속 나노입자 등이 있다.[13]

자기 광전율

2016년에 어떤 광촉자 물질에는 자기 주문이 존재할 수 있다는 것이 증명되었다.[14] 대표적인 예가 CHNH33(Mn:Pb)I이다3. 이 재료에서 광 유도 자기화 용해도 입증되었으므로[14] 자석 광학 장치 및 데이터 저장에도 사용할 수 있었다.

광전도 분광학

주요 기사: 광암호화폐 분광학

광촉도 분광법(광암호화폐 분광법이라고도 함)이라는 특성화 기법은 반도체의 광전자적 특성을 연구하는 데 널리 쓰인다.[15][16]

참고 항목

참조

  1. ^ DeWerd, L. A.; P. R. Moran (1978). "Solid-state electrophotography with Al2O3". Medical Physics. 5 (1): 23–26. Bibcode:1978MedPh...5...23D. doi:10.1118/1.594505. PMID 634229.
  2. ^ Saghaei, Jaber; Fallahzadeh, Ali; Saghaei, Tayebeh (June 2016). "Vapor treatment as a new method for photocurrent enhancement of UV photodetectors based on ZnO nanorods". Sensors and Actuators A: Physical. 247: 150–155. doi:10.1016/j.sna.2016.05.050.
  3. ^ a b Pearsall, Thomas (2010). Photonics Essentials, 2nd edition. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-162935-5.
  4. ^ Law, Kock Yee (1993). "Organic photoconductive materials: recent trends and developments". Chemical Reviews. 93: 449–486. doi:10.1021/cr00017a020.
  5. ^ Hernández-Acosta, M A; Trejo-Valdez, M; Castro-Chacón, J H; Torres-San Miguel, C R; Martínez-Gutiérrez, H; Torres-Torres, C (23 February 2018). "Chaotic signatures of photoconductive Cu ZnSnS nanostructures explored by Lorenz attractors". New Journal of Physics. 20 (2): 023048. Bibcode:2018NJPh...20b3048H. doi:10.1088/1367-2630/aaad41.
  6. ^ Rose, Albert (1963). Photoconductivity and Allied Problems. Interscience tracts on physics and astronomy. Wiley Interscience. ISBN 0-88275-568-4.
  7. ^ N V Joshi (25 May 1990). Photoconductivity: Art: Science & Technology. CRC Press. ISBN 978-0-8247-8321-1.
  8. ^ Staebler, D. L.; Wronski, C. R. (1977). "Reversible conductivity changes in discharge-produced amorphous Si". Applied Physics Letters. 31 (4): 292. Bibcode:1977ApPhL..31..292S. doi:10.1063/1.89674. ISSN 0003-6951.
  9. ^ Serpi, A. (1992). "Negative Photoconductivity in MoS2". Physica Status Solidi A. 133 (2): K73–K77. Bibcode:1992PSSAR.133...73S. doi:10.1002/pssa.2211330248. ISSN 0031-8965.
  10. ^ Heyman, J. N.; Stein, J. D.; Kaminski, Z. S.; Banman, A. R.; Massari, A. M.; Robinson, J. T. (2015). "Carrier heating and negative photoconductivity in graphene". Journal of Applied Physics. 117 (1): 015101. arXiv:1410.7495. Bibcode:2015JAP...117a5101H. doi:10.1063/1.4905192. ISSN 0021-8979.
  11. ^ Alexander-Webber, Jack A.; Groschner, Catherine K.; Sagade, Abhay A.; Tainter, Gregory; Gonzalez-Zalba, M. Fernando; Di Pietro, Riccardo; Wong-Leung, Jennifer; Tan, H. Hoe; Jagadish, Chennupati (2017-12-11). "Engineering the Photoresponse of InAs Nanowires". ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (50): 43993–44000. doi:10.1021/acsami.7b14415. ISSN 1944-8244. PMID 29171260.
  12. ^ Jiménez-Marín, E.; Villalpando, I.; Trejo-Valdez, M.; Cervantes-Sodi, F.; Vargas-García, J. R.; Torres-Torres, C. (2017-06-01). "Coexistence of positive and negative photoconductivity in nickel oxide decorated multiwall carbon nanotubes". Materials Science and Engineering: B. 220: 22–29. doi:10.1016/j.mseb.2017.03.004. ISSN 0921-5107.
  13. ^ Nakanishi, Hideyuki; Bishop, Kyle J. M.; Kowalczyk, Bartlomiej; Nitzan, Abraham; Weiss, Emily A.; Tretiakov, Konstantin V.; Apodaca, Mario M.; Klajn, Rafal; Stoddart, J. Fraser; Grzybowski, Bartosz A. (2009). "Photoconductance and inverse photoconductance in films of functionalized metal nanoparticles". Nature. 460 (7253): 371–375. Bibcode:2009Natur.460..371N. doi:10.1038/nature08131. ISSN 0028-0836. PMID 19606145.
  14. ^ a b Náfrádi, Bálint (24 November 2016). "Optically switched magnetism in photovoltaic perovskite CH3NH3(Mn:Pb)I3". Nature Communications. 7 (13406): 13406. arXiv:1611.08205. Bibcode:2016NatCo...713406N. doi:10.1038/ncomms13406. PMC 5123013. PMID 27882917.
  15. ^ "RSC Definition - Photocurrent spectroscopy". RSC. Retrieved 2020-07-19.
  16. ^ Lamberti, Carlo; Agostini, Giovanni (2013). "15.3 - Photocurrent spectroscopy". Characterization of Semiconductor Heterostructures and Nanostructures (2 ed.). Italy: Elsevier. p. 652-655. doi:10.1016/B978-0-444-59551-5.00001-7. ISBN 978-0-444-59551-5.


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