الموصلية الضوئية

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الموصلية الضوئية هي ظاهرة بصرية وكهربائية حيث تصبح المادة أكثر توصيلًا للكهرباء بسبب امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء المرئي أو الضوء فوق البنفسجي أو الضوء تحت الأحمر أو أشعة جاما . [1]

عندما يمتص الضوء بواسطة مادة مثل أشباه الموصلات ، يزداد عدد الإلكترونات الحرة والثقوب ، مما يؤدي إلى زيادة التوصيل الكهربائي. [ 2] للتسبب في الإثارة، يجب أن يكون للضوء الذي يضرب أشباه الموصلات طاقة كافية لرفع الإلكترونات عبر فجوة النطاق ، أو لإثارة الشوائب داخل فجوة النطاق. عند استخدام جهد تحيز ومقاومة حمل على التوالي مع أشباه الموصلات، يمكن قياس انخفاض الجهد عبر مقاومات الحمل عندما يغير التغيير في التوصيل الكهربائي للمادة التيار عبر الدائرة.

تشمل الأمثلة الكلاسيكية للمواد الموصلة للضوء ما يلي:

تشمل الموصلات الضوئية الجزيئية المركبات العضوية [6] وغير العضوية [7] و- في حالات نادرة - المركبات التنسيقية. [8] [9]

التطبيقات

عندما يتم توصيل مادة موصلة للضوء كجزء من دائرة، فإنها تعمل كمقاوم تعتمد مقاومته على شدة الضوء . في هذا السياق، تسمى المادة مقاومًا ضوئيًا (يُطلق عليه أيضًا المقاوم المعتمد على الضوء أو الموصل الضوئي ). التطبيق الأكثر شيوعًا للمقاومات الضوئية هو أجهزة الكشف الضوئية ، أي الأجهزة التي تقيس شدة الضوء. المقاومات الضوئية ليست النوع الوحيد من أجهزة الكشف الضوئية - تشمل الأنواع الأخرى أجهزة اقتران الشحنة (CCD) والصمامات الضوئية والترانزستورات الضوئية - ولكنها من بين أكثرها شيوعًا. تشمل بعض تطبيقات أجهزة الكشف الضوئي التي تُستخدم فيها المقاومات الضوئية غالبًا أجهزة قياس ضوء الكاميرات ومصابيح الشوارع وأجهزة الراديو ذات الساعة وكاشفات الأشعة تحت الحمراء وأنظمة النانو الفوتونية وأجهزة استشعار الضوء منخفضة الأبعاد. [10]

التحسيس

التحسيس هو إجراء هندسي مهم لتضخيم استجابة المواد الموصلة للضوء. [3] يتناسب المكسب الموصل للضوء مع عمر الناقلات المثارة ضوئيًا (إما الإلكترونات أو الثقوب). يتضمن التحسيس إضافة شوائب متعمدة تشبع مراكز إعادة التركيب الأصلية ذات عمر قصير مميز، واستبدال هذه المراكز بمراكز إعادة تركيب جديدة ذات عمر أطول. يؤدي هذا الإجراء، عند القيام به بشكل صحيح، إلى زيادة في المكسب الموصل للضوء بعدة أوامر من حيث الحجم ويستخدم في إنتاج الأجهزة الموصلة للضوء التجارية. النص الذي كتبه ألبرت روز هو العمل المرجعي للتحسيس. [11]

الموصلية الضوئية السلبية

تظهر بعض المواد تدهورًا في الموصلية الضوئية عند التعرض للإضاءة. [12] أحد الأمثلة البارزة هو السيليكون غير المتبلور المهدرج (a-Si: H) حيث يمكن ملاحظة انخفاض غير مستقر في الموصلية الضوئية [13] (انظر تأثير Staebler-Wronski ). تشمل المواد الأخرى التي تم الإبلاغ عنها لإظهار الموصلية الضوئية السلبية أسلاك ZnO النانوية ، [14] ثنائي كبريتيد الموليبدينوم ، [15] الجرافين ، [16] أسلاك زرنيخيد الإنديوم النانوية ، [17] أنابيب الكربون النانوية المزخرفة، [18] والجسيمات النانوية المعدنية . [19]

تحت جهد التيار المتردد المطبق وعند الإضاءة فوق البنفسجية، تظهر أسلاك أكسيد الزنك النانوية انتقالًا مستمرًا من الموصلية الضوئية الموجبة إلى السلبية كدالة لتردد التيار المتردد. [14] كما تظهر أسلاك أكسيد الزنك النانوية انتقالًا معدنيًا عازلًا مدفوعًا بالتردد في درجة حرارة الغرفة. وقد نُسبت الآلية المسؤولة عن كلا الانتقالين إلى المنافسة بين التوصيل الشامل والتوصيل السطحي. [14] ومن المتوقع أن يكون انتقال الموصلية الشامل إلى السطح المدفوع بالتردد سمة عامة للهياكل النانوية شبه الموصلة ذات النسبة الكبيرة من السطح إلى الحجم .

الموصلية الضوئية المغناطيسية

في عام 2016 تم إثبات أنه في بعض المواد الموصلة للضوء يمكن أن يوجد ترتيب مغناطيسي. [20] أحد الأمثلة البارزة هو CH 3 NH 3 (Mn: Pb) I 3 . في هذه المادة تم أيضًا إثبات ذوبان المغناطيسية المستحث بالضوء [20] وبالتالي يمكن استخدامها في الأجهزة المغناطيسية البصرية وتخزين البيانات.

مطيافية الموصلية الضوئية

تُستخدم تقنية التوصيف المسماة مطيافية التوصيل الضوئي (المعروفة أيضًا باسم مطيافية التيار الضوئي ) على نطاق واسع في دراسة الخصائص البصرية الإلكترونية لأشباه الموصلات. [21] [22]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ DeWerd, LA; PR Moran (1978). "التصوير الكهربائي للحالة الصلبة باستخدام Al2O3 " . الفيزياء الطبية . 5 (1): 23– 26. Bibcode :1978MedPh... 5 ...23D. doi :10.1118/1.594505. PMID  634229.
  2. ^ Saghaei, Jaber; Fallahzadeh, Ali; Saghaei, Tayebeh (يونيو 2016). "المعالجة بالبخار كطريقة جديدة لتعزيز التيار الضوئي لكاشفات الأشعة فوق البنفسجية الضوئية القائمة على قضبان نانوية من أكسيد الزنك". المستشعرات والمحركات أ: فيزيائي . 247 : 150– 155. doi :10.1016/j.sna.2016.05.050.
  3. ^ ab Pearsall, Thomas (2010). Photonics Essentials, 2nd edition. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-162935-5.
  4. ^ لو، كوك يي (1993). "المواد الضوئية العضوية الموصلة: الاتجاهات والتطورات الحديثة". المراجعات الكيميائية . 93 : 449– 486. doi :10.1021/cr00017a020.
  5. ^ Belev, G.; Kasap, SO (2004-10-15). "السيلينيوم غير المتبلور كموصل ضوئي للأشعة السينية". مجلة المواد الصلبة غير البلورية . فيزياء المواد الصلبة غير البلورية 10. 345– 346: 484– 488. رمز Bibcode :2004JNCS..345..484B. doi :10.1016/j.jnoncrysol.2004.08.070. ISSN  0022-3093.
  6. ^ Weiss, David S.; Abkowitz, Martin (2010-01-13). "Advances in Organic Photoconductor Technology". Chemical Reviews . 110 (1): 479– 526. doi :10.1021/cr900173r. ISSN  0009-2665. PMID  19848380.
  7. ^ كاي، وينسي؛ لي، هايون؛ لي، مينجتشاو؛ وانج، مينج؛ وانج، هواكسين؛ تشن، جيانج تشاو؛ زانج، تشيجانج (2021-05-13). "الفرص والتحديات التي تواجه البيروفسكايتات غير العضوية في أجهزة الكشف الضوئية عالية الأداء". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 54 (29): 293002. رمز Bibcode : 2021JPhD...54C3002C. doi : 10.1088/1361-6463/abf709. ISSN  0022-3727. S2CID  234883317.
  8. ^ أراغوني ، م. كارلا. أركا، ماسيميليانو؛ ديفيلانوفا، فرانشيسكو أ.؛ إشعياء، فرانشيسكو؛ ليبوليس، فيتو؛ مانشيني، أناليزا؛ بالا، لوكا؛ فيراني، جايتانو؛ أجوستينيلي، تيزيانو؛ كايروني، ماريو؛ ناتالي ، داريو (2007/02/01). "المثال الأول لكاشف ضوئي قريب من الأشعة تحت الحمراء يعتمد على مجمعات معدنية محايدة [M(R-dmet)2] bis(1,2-dithiolen)". اتصالات الكيمياء غير العضوية . 10 (2): 191– 194. دوى :10.1016/j.inoche.2006.10.019. ردمك  1387-7003.
  9. ^ Pintus, Anna; Ambrosio, Lucia; Aragoni, M. Carla; Binda, Maddalena; Coles, Simon J.; Hursthouse, Michael B.; Isaia, Francesco; Lippolis, Vito; Meloni, Giammarco; Natali, Dario; Orton, James B. (2020-05-04). "أجهزة التوصيل الضوئي مع الاستجابة في المنطقة المرئية-القريبة من الأشعة تحت الحمراء بناءً على معقدات النيكل المحايدة لربيطات أريل-1،2-ديثيولين". الكيمياء غير العضوية . 59 (9): 6410-6421 . doi :10.1021/acs.inorgchem.0c00491. hdl : 11311/1146329 . ISSN  0020-1669. PMID  32302124. S2CID  215809603.
  10. ^ هيرنانديز أكوستا، ماساتشوستس؛ تريجو فالديز، م؛ كاسترو شاكون، JH؛ توريس سان ميغيل، سي آر؛ مارتينيز-جوتيريز، هـ؛ توريس توريس، C (23 فبراير 2018). “التوقيعات الفوضوية للهياكل النانوية النحاسية ZnSnS الموصلة للضوء والتي تم استكشافها بواسطة جاذبات لورينز”. مجلة جديدة للفيزياء . 20 (2): 023048. بيب كود :2018NJPh...20b3048H. دوى : 10.1088/1367-2630/aaad41 .
  11. ^ روز، ألبرت (1963). الموصلية الضوئية والمشاكل المرتبطة بها. منشورات Interscience حول الفيزياء وعلم الفلك. Wiley Interscience. ISBN 0-88275-568-4.
  12. ^ NV Joshi (25 مايو 1990). Photoconductivity: Art: Science & Technology. CRC Press. ISBN 978-0-8247-8321-1.
  13. ^ Staebler, DL; Wronski, CR (1977). "Reversible Conductivity Changes in Vacuum-produced Amorphous Si". Applied Physics Letters . 31 (4): 292. Bibcode :1977ApPhL..31..292S. doi :10.1063/1.89674. ISSN  0003-6951.
  14. ^ abc Javadi, Mohammad; Abdi, Yaser (2018-07-30). "Frequency-driven bulk-to-surface transition of Conductivity in ZnO nanowires". رسائل الفيزياء التطبيقية . 113 (5): 051603. doi :10.1063/1.5039474. ISSN  0003-6951.
  15. ^ 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.
  16. ^ Heyman, JN; Stein, JD; Kaminski, ZS; Banman, AR; Massari, AM; Robinson, JT (2015). "تسخين الناقل والموصلية الضوئية السلبية في الجرافين". مجلة الفيزياء التطبيقية . 117 (1): 015101. arXiv : 1410.7495 . Bibcode :2015JAP...117a5101H. doi :10.1063/1.4905192. ISSN  0021-8979. S2CID  118531249.
  17. ^ ألكسندر ويبر ، جاك أ. غروشنر، كاثرين ك.؛ ساجادي، أبهاي أ؛ تاينتر ، جريجوري. غونزاليس زالبا، م. فرناندو؛ دي بيترو، ريكاردو؛ وونغ ليونغ، جينيفر؛ تان، هـ. هو. جاجاديش ، تشينوباتي (2017/12/11). “هندسة الاستجابة الضوئية للأسلاك النانوية InAs”. المواد والواجهات التطبيقية لـ ACS . 9 (50): 43993-44000 . دوى : 10.1021/acsami.7b14415 . اتش دي ال : 1885/237356 . ردمك  1944-8244. بميد  29171260.
  18. ^ Jiménez-Marín, E.; Villalpando, I.; Trejo-Valdez, M.; Cervantes-Sodi, F.; Vargas-García, JR; Torres-Torres, C. (2017-06-01). "التعايش بين الموصلية الضوئية الإيجابية والسلبية في أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران المزخرفة بأكسيد النيكل". علوم وهندسة المواد: B. 220 : 22– 29. doi : 10.1016/j.mseb.2017.03.004. ISSN  0921-5107.
  19. ^ ناكانيشي، هيديوكي؛ بيشوب، كايل جيه إم؛ كووالتشيك، بارتلوميج؛ نيتزان، أبراهام؛ وايس، إميلي إيه؛ تريتياكوف، كونستانتين في؛ أبوداكا، ماريو إم؛ كلاين، رافال؛ ستودارت، جيه فريزر؛ جرزيبوسكي، بارتوش إيه. (2009). "التوصيل الضوئي والتوصيل الضوئي العكسي في أغشية الجسيمات النانوية المعدنية الوظيفية". نيتشر . 460 (7253): 371– 375. رمز Bibcode :2009Natur.460..371N. doi :10.1038/nature08131. ISSN  0028-0836. PMID  19606145. S2CID  4425298.
  20. ^ بواسطة Náfrádi, Bálint (24 نوفمبر 2016). "المغناطيسية المتحولة بصريًا في البيروفسكايت الكهروضوئي CH3NH3(Mn:Pb)I3". Nature Communications . 7 (13406): 13406. arXiv : 1611.08205 . Bibcode :2016NatCo...713406N. doi :10.1038/ncomms13406. PMC 5123013. PMID  27882917 . 
  21. ^ "تعريف RSC - مطيافية التيار الضوئي". RSC . تم الاسترجاع في 2020-07-19 .
  22. ^ لامبيرتي، كارلو؛ أغوستيني، جيوفاني (2013). "15.3 - مطيافية التيار الضوئي". توصيف الهياكل غير المتجانسة والهياكل النانوية لأشباه الموصلات (الطبعة الثانية). إيطاليا: إلسيفير. ص.  652– 655. doi :10.1016/B978-0-444-59551-5.00001-7. ISBN  978-0-444-59551-5.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=الموصلية الضوئية&oldid=1233249508"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate