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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 अर्धचालक की बैंड गैप ऊर्जा (E_g) द्वारा निर्धारित होती है। उत्सर्जित फोटॉन की ऊर्जा लगभग E_g के बराबर होती है। प्लैंक-आइंस्टीन संबंध [E_g ≈ hf = hc/λ] के अनुसार, यह ऊर्जा प्रकाश की तरंगदैर्ध्य (λ) के व्युत्क्रमानुपाती होती है। मिश्र धातुओं को इंजीनियर करके, बैंड गैप को सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है जिससे विभिन्न रंग उत्पन्न होते हैं।

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।

वैज्ञानिक मिश्रित अर्धचालक मिश्रधातुओं का निर्माण करके बैंड गैप को नियंत्रित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड (GaAsP) में, आर्सेनिक और फॉस्फोरस के अनुपात को बदलकर बैंड गैप को परिवर्तित किया जा सकता है और इस प्रकार उत्सर्जित रंग को अवरक्त (शुद्ध GaAs) से लाल रंग में परिवर्तित किया जा सकता है। इसी प्रकार, इंडियम गैलियम नाइट्राइड (InGaN) मिश्रधातुओं का उपयोग नीले, हरे और सियान एलईडी के लिए किया जाता है, जहां इंडियम-से-गैलियम का अनुपात सटीक रंग निर्धारित करता है। सामग्री संरचना पर यह सटीक नियंत्रण संपूर्ण दृश्य स्पेक्ट्रम के साथ-साथ अवरक्त और पराबैंगनी श्रेणियों में एलईडी के निर्माण की अनुमति देता है, जो पिछली प्रकाश तकनीकों के साथ असंभव था।

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

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संबंधित विषय: बैंड गैप, तरंगदैर्ध्य, फोटॉन ऊर्जा, अर्धचालक मिश्रधातु, प्लैंक-आइंस्टीन संबंध, रंग समायोजन, क्वांटम यांत्रिकी, गैलियम नाइट्राइड, गैलियम आर्सेनाइड, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स।

ऐतिहासिक संदर्भ

बैंड गैप ऊर्जा और उत्सर्जित तरंगदैर्ध्य

1960
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1961
1962
1960
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1960-05-16
1962
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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