مقاله مقایسه چگالی حالتها در نیم رساناها

این مقاله با فرمت Word بوده و قابل ویرایش است همچنین آماده پرینت می باشد

موضوع : مقاله مقایسه چگالی حالتها در نیم رساناها

پس از برانگیخته شدن الکترون  ممکن است که یک و یا چند تا از انتقال های تبدیل داخلی عبور بین سیستمی و استراحت ارتعاشی  که در آن ها  انرژی به صورت گرما آزاد می شود رخ دهد  تبدیل داخلی انتقال بین حالت های برانگیخته با اسپین یکسان را گویند  استراحت ارتعاشی  فرایندی است که در آن مولکول در یک حالت برانگیخته به پائینترین تراز ارتعاشی می رسد  عبور بین سیستمی  انتقال بین حالت های برانگیخته با اسپین مخالف می باشد  دو فرایند فلورسانس و فسفرسانس نیز وجود دارند که انتقال سیستم همراه با گسیل فوتون است و در زیر معرفی می-شوند 

فلورسانس   گسیل فوتون در بازگشت مولکول از حالت های یگانه ی برانگیختگی(S) به حالت پایه می باشد  اصل طرد پائولی چنین فرایندی که الکترون بازگشتی با الکترون پایه جفت شده است را مجاز می داند بنابراین زمان عمر فلورسانس  کوتاه و از  تا ثانیه است فسفرسانس  گسیلی است که در اثر انتفال مولکول از حالت برانگیخته ی سه گانه به حالت پایه انجام می شود  چون این انتقال همراه با تعویض جهت اسپین است زمان عمر فسفرسانس از  ثانیه تا چند دقیقه وحتی چند ساعت می باشد این مطلب در کاربردی کردن نانوذرّات نیم رسانا از اهمیت برخوردار است  مثلاً اگر ساخت یک نمایشگر  براساس نانوذرّات نیم رسانا مورد نظر باشد  باید نرخ گذارهای فسفرسانس در آن به صفر برسد

نورتابی نانوذرّات نیم رسانا دام های عمیق و دام های کم  عمق  بلور را هنگامی کامل گویند که اتم ها(یون ها) به صورت آرایه های سه بعدی تکرار شونده   همه ی فضا را اشغال کنند امّا مطالعات XRD و استفاده از میکروسکوپ الکترونی  نشان داده است که وجود نواقص در بلورها امری رایج می باشد  ناهنجاری-هائی که به انتهای نامنظم سطح نسبت داده می شود  بدیهی ترین نقصی است که در نانوذرّات وجود دارد  به خاطر کوچک بودن نانوذرّات  نواقص سطحی به راحتی در سطح آن ها شکل می گیرد  همچنین ممکن است نواقصی که از عیوب ساختاری  پیوندهای آویزان  و مواد جاذبِ سطوح ناشی می شوند هم در نانوذرّات وجود داشته باشد  در این پایان نامه علاوه بر تولید نانوذرّات CdS  این نانوذرّات با نیکل نیز آلایش داده شده اند که این کار  نقص ناخالصی را به دیگر ناهنجاری های نانوذرّات اضافه کرده است

به طور کلی  انرژی ناشی از تشکیل ناهنجاری های شبکه  ترازهائی را در ناحیه ممنوعه ی بلور ایجاد می کند  هر ناهنجاری  ترازهای ویژه خود را دارد  همچنین مکان این ترازها به اندازه و ساختار سطحی نانوذرّات وابسته است  در صورتی که این ترازها نزدیک نوار ظرفیت و یا رسانش باشند به ترتیب به ترازهای پذیرنده و دهنده هم معروف هستند  آلایش نانوذرّات با برخی عناصر واسطه  باعث ایجاد تراز دهنده و پذیرنده در منطقه ی گاف  نواری می شود  " براس" در شکل زیر ضمن مقایسه ی بین نوارهای انرژی نیم رسانای حجیم با ترازهای گسسته ی نانوذرّات  وضعیت ترازهائی که در اثر ناهنجاری ها ایجاد می گردد را نیز نشان داده است  او ترازهای ناشی از نواقص را بوسیله معرفی دو نوع متفاوت از دام ها  دسته بندی کرده است  دام های عمیق  در وسط و دام های کم عمق در فاصله ی چند میلی ولتی از لبه ی گاف نواری قرار دارند

بازترکیب الکترون حفره  برانگيختگي نوري  باعث برانگیخته شدن الکترون  به نوار رسانش و ایجاد حفره در نوار ظرفیت می گردد  سطح انرژی حفره از سطح انرژی الکترون پائین تر است  لذا بازترکیب آن ها به آزاد شدن انرژی گرما و یا نور می انجامد  در بلور کامل  نورتابی از بازگشت الکترون از نوار هدایت به نوار ظرفیت و بازترکيب جفت الکترون- حفره در آن ناشی می-شود  امّا در بلورهای ناقص(مانند نانوذرّات) به احتمال زیاد  الکترون و یا حفره در دام هائی که در منطقه ی ممنوعه ایجاد شده اند به دام می افتند و بنابراین نورتابی از بازترکیب الکترون و حفره در آن ها ناشی می شود هر بازترکيبی  قله ی مخصوص به خود را در طيف گسیلی دارد  انرژی فوتون گسیلی نمی تواند از انرژی فوتونِ جذب شده بیشتر باشد زیرا مقداری از انرژی الکترونِ برانگیخته شده به صورت گرما هدر می رود  اختلاف بین طول موج برانگیختگی و نور گسیلی را جابجائی استوک گویند

مقایسه چگالی حالتها در نیمرساناهای سه دو یک و صفر بعدی

مقایسه چگالی حالتها در نیم رساناهای سه دو یک و صفر بعدی

فهرست مطالب

مقدمه

2-1 مقایسه چگالی حالت های نیم رساناهای سه  دو  یک و صفر بعدی

2-1-1  محاسبه چگالی حالت ها در نیم رساناهای حجیم

2-1-2  محاسبه چگالی حالت ها در لایه های نازک نیم رسانا

2-1-٣ چگالی حالت ها در نانو سيم ها

2-1-4   چگالی حالت ها در يک نقطه کوانتومی

2-2 ابزارهای تحلیل نانوذرّات

2-2-1 آنالیز طیف گسیلی

2-2-1-1  اصول نورتابی

2-2-1-2 نورتابی نانوذرّات نیم رسانا

بازترکیب الکترون حفره

2-2-1-3 قفل سیستم

2-2-2  آنالیز طیف جذب نوری

2-2-2-1 طيف سنج ماوراء بنفش مرئي

2-2-2-2 اصول طیف سنجی جذب نوری نیم رساناها

2-2-2-٣ تخمین اندازه ذرّات با استفاده از تقریب جرم مؤثر

2-2-3 آنالیز طیف پراش اشعه ی ايکس

2-2-٣-1  اصول XRD

2-2-٣-2 پهن شدن قلّه های XRD برای نانوذرّات

2-2-٣-3 تخمین اندازه ذرّات با استفاده از XRD

2-2-4 میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM

2-2-5 مغناطومتر نيروي گراديان متناوب AGFM