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बैंड गैप ऊर्जा और उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य

1960
Semiconductor analysis in solid state physics with LED light emission.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

किसी वस्तु द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का रंग एलईडी is determined by the semiconductor’s band gap energy ([latex]E_g[/latex]). The energy of the emitted photon is approximately equal to [latex]E_g[/latex]. This energy is inversely proportional to the wavelength ([latex]\lambda[/latex]) of the light, according to the Planck-Einstein relation [latex]E_g \approx hf = \frac{hc}{\lambda}[/latex]. By engineering alloys, the band gap can be precisely tuned to produce different colors.

एलईडी के रंग को नियंत्रित करने की क्षमता क्वांटम यांत्रिकी और ठोस-अवस्था भौतिकी का प्रत्यक्ष अनुप्रयोग है। अर्धचालक में वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड के बीच ऊर्जा का अंतर 'बैंड गैप' कहलाता है। इलेक्ट्रॉन को होल के साथ पुनर्संयोजित होकर फोटॉन उत्सर्जित करने के लिए इस गैप को पार करना आवश्यक है। इसलिए उत्सर्जित फोटॉन की ऊर्जा इस गैप के आकार से सीधे तौर पर जुड़ी होती है।

Scientists can ‘engineer’ the band gap by creating compound semiconductor alloys. For example, in Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP), the ratio of arsenic to phosphorus can be varied to change the band gap and thus tune the emitted color from infrared (pure GaAs) to red. Similarly, Indium Gallium Nitride (InGaN) alloys are used for blue, green, and cyan LEDs, where the indium-to-gallium ratio determines the exact color. This precise control over material composition allows for the creation of LEDs across the entire visible spectrum, as well as in the infrared and पराबैंगनी ranges, which was impossible with previous lighting प्रौद्योगिकियों.

UNESCO Nomenclature: 2211
ठोस अवस्था भौतिकी

Type

स्थूल संपत्ति

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • प्लैंक का संबंध (e=hf)
  • प्रकाश विद्युत प्रभाव पर आइंस्टीन का कार्य
  • एपिटैक्सी जैसी अर्धचालक क्रिस्टल वृद्धि तकनीकों का विकास
  • ठोस पदार्थों का बैंड सिद्धांत फेलिक्स ब्लोच और अन्य लोगों द्वारा विकसित किया गया था।

आवेदन

  • टेलीविजन और मॉनिटर के लिए RGB डिस्प्ले
  • विशिष्ट स्पेक्ट्रम वाली बागवानी विकास रोशनी
  • बहुरंगी संकेतक बत्तियाँ
  • ऑटोमोबाइल इंटीरियर और एक्सटीरियर लाइटिंग
  • चिकित्सा फोटोथेरेपी उपकरण

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • tunable leds that can change color on demand for mood lighting
  • led-based chemical sensors where material interaction alters the band gap and color
  • ultra-wide bandgap leds for deep uv sterilization
  • narrow-bandgap leds for efficient infrared thermal imaging
  • leds made from novel 2d materials with electrically tunable band gaps
  • perovskite-based leds offering high efficiency and color purity
  • leds designed to emit specific wavelengths for activating photo-catalysts
  • multi-junction leds with several band gaps in one device for broad-spectrum emission
  • pressure-sensitive leds whose emission color changes with applied mechanical stress
  • leds using quantum confinement effects in nanocrystals to tune color
Related to: band gap, wavelength, photon energy, semiconductor मिश्र धातु, Planck-Einstein relation, color tuning, quantum mechanics, gallium nitride, gallium arsenide, optoelectronics.

ऐतिहासिक संदर्भ

बैंड गैप ऊर्जा और उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य

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1960-05-16
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1963

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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