कार्बनिक अर्धचालक

कार्बनिक अर्धचालक ठोस पदार्थ होते हैं जिनके बिल्डिंग ब्लॉक कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं द्वारा बनाए गए पीआई-बंधित अणु या बहुलक होते हैं और - कभी-कभी - नाइट्रोजन , सल्फर और ऑक्सीजन जैसे विषम परमाणु । वे आणविक क्रिस्टल या अनाकार पतली फिल्मों के रूप में मौजूद हैं । सामान्य तौर पर, वे विद्युत इन्सुलेटर होते हैं , लेकिन डोपिंग पर या फोटोएक्सिटेशन द्वारा चार्ज या तो उपयुक्त इलेक्ट्रोड से इंजेक्ट किए जाने पर अर्धचालक बन जाते हैं ।

सामान्य गुण [ संपादित करें ]

आणविक क्रिस्टल में वैलेंस बैंड के शीर्ष और निचले कंडक्शन बैंड , यानी बैंड गैप के बीच ऊर्जावान अलगाव आमतौर पर 2.5-4 eV होता है, जबकि अकार्बनिक अर्धचालकों में बैंड गैप आमतौर पर 1-2 eV होता है। इसका तात्पर्य यह है कि वे वास्तव में पारंपरिक अर्थों में अर्धचालक के बजाय इंसुलेटर हैं। वे तभी अर्धचालक बनते हैं जब चार्ज वाहक या तो इलेक्ट्रोड से इंजेक्ट किए जाते हैं या जानबूझकर या अनजाने में डोपिंग द्वारा उत्पन्न होते हैं। ऑप्टिकल उत्तेजना के दौरान चार्ज वाहक भी उत्पन्न किए जा सकते हैं । हालांकि, यह महसूस करना महत्वपूर्ण है कि प्राथमिक ऑप्टिकल उत्तेजना एक के साथ तटस्थ उत्तेजना हैंआमतौर पर 0.5-1.0 eV की कूलम्ब -बंधन ऊर्जा। इसका कारण यह है कि कार्बनिक अर्धचालकों में उनके परावैद्युतांक 3-4 तक कम होते हैं। यह बल्क में स्वच्छ प्रणालियों में आवेश वाहकों के कुशल फोटोजेनरेशन को बाधित करता है। कुशल फोटोजनरेशन केवल बाइनरी सिस्टम में ही हो सकता है क्योंकि डोनर और एक्सेप्टर मोइटीज़ के बीच चार्ज ट्रांसफर होता है। अन्यथा न्यूट्रल एक्साइटन्स जमीनी अवस्था में रेडिएटिव रूप से क्षय हो जाते हैं - जिससे फोटोल्यूमिनेसेंस उत्सर्जित होता है - या गैर-रेडिएटिव रूप से। कार्बनिक अर्धचालकों का ऑप्टिकल अवशोषण किनारा आमतौर पर 1.7–3 eV है, जो 700 से 400 एनएम (जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम से मेल खाता है) की वर्णक्रमीय सीमा के बराबर है।

इतिहास [ संपादित करें ]

हेक्सामेथिलीन टीटीएफ / टीसीएनक्यू चार्ज-ट्रांसफर नमक के क्रिस्टल संरचना के हिस्से का एज-ऑन व्यू , अलग-अलग स्टैकिंग को हाइलाइट करता है ^[1]

1862 में, हेनरी लेथेबी ने सल्फ्यूरिक एसिड में एनिलिन के एनोडिक ऑक्सीकरण द्वारा आंशिक रूप से प्रवाहकीय सामग्री प्राप्त की । सामग्री शायद पॉलीनीलाइन थी । ^[2] 1950 के दशक में, शोधकर्ताओं ने पाया कि पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक यौगिकों ने हैलोजन के साथ सेमी-कंडक्टिंग चार्ज-ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स लवण का निर्माण किया। विशेष रूप से, 1954 में पेरिलीन - आयोडीन कॉम्प्लेक्स में 0.12 एस/सेमी की उच्च चालकता की सूचना मिली थी। ^[3] इस खोज ने संकेत दिया कि कार्बनिक यौगिकों में करंट हो सकता है।

तथ्य यह है कि कार्बनिक अर्धचालक, सिद्धांत रूप में, इन्सुलेटर होते हैं, लेकिन अर्धचालक बन जाते हैं जब आवेश वाहकों को इलेक्ट्रोड (ओं) से इंजेक्ट किया जाता है, कलमैन और पोप द्वारा खोजा गया था। ^[4] [5] उन्होंने पाया कि एक होल करंट एक सकारात्मक पक्षपाती इलेक्ट्रोलाइट के संपर्क में आने वाले एन्थ्रेसीन क्रिस्टल के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है जिसमें आयोडीन होता है जो होल इंजेक्टर के रूप में कार्य कर सकता है। यह काम अकामातु एट अल द्वारा पहले की खोज से प्रेरित था। ^[6] आणविक आयोडीन के साथ मिश्रित होने पर सुगंधित हाइड्रोकार्बन प्रवाहकीय हो जाते हैं क्योंकि चार्ज-ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स बनता है। चूंकि यह आसानी से महसूस किया गया था कि इंजेक्शन को नियंत्रित करने वाला महत्वपूर्ण पैरामीटर कार्य कार्य हैइलेक्ट्रोड के लिए, इलेक्ट्रोलाइट को एक ठोस धातु या अर्धचालक संपर्क द्वारा एक उपयुक्त कार्य फ़ंक्शन के साथ बदलना सीधा था। जब दोनों इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को विपरीत संपर्कों से इंजेक्ट किया जाता है, तो वे रेडिएटिव रूप से पुन: संयोजन कर सकते हैं और प्रकाश ( इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस ) का उत्सर्जन कर सकते हैं। यह 1965 में सानो एट अल द्वारा कार्बनिक क्रिस्टल में देखा गया था। ^[7]

1972 में, शोधकर्ताओं ने चार्ज-ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स TTF-TCNQ में धात्विक चालकता पाई। चार्ज-ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स में सुपरकंडक्टिविटी को पहली बार 1980 में बेचगार्ड सॉल्ट (TMTSF) ₂ PF ₆ में रिपोर्ट किया गया था। ^[8]

1973 में डॉ. जॉन मैकगिननेस ने एक जैविक अर्धचालक को शामिल करने वाला पहला उपकरण तैयार किया। इस तरह के अगले उपकरण के बनने से लगभग आठ साल पहले ऐसा हुआ था। " मेलेनिन ( पॉलीएसिटिलीन ) बिस्टेबल स्विच" वर्तमान में स्मिथसोनियन इंस्टीट्यूशन के चिप्स संग्रह का हिस्सा है । ^[9]

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