سیمی کنڈکٹر لیزرز کی ساخت اور کام کے اصول کا تجزیہ

سیمی کنڈکٹر لیزرز کی ساخت اور کام کے اصول کا تجزیہ۔

Gallium arsenide (GaAs) لیزر کو انجکشنڈ ہوموجنکشن لیزر کے کام کرنے والے اصول کو متعارف کرانے کے لیے ایک مثال کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔

1. انجکشن شدہ ہوموجنکشن لیزر کا دولن اصول۔ سیمی کنڈکٹر مواد کی وجہ سے خود ایک خاص کرسٹل ڈھانچہ اور الیکٹرانک ڈھانچہ ہے، لہذا لیزر میکانزم کی تشکیل کی اپنی خاصیت ہے۔

(1) سیمی کنڈکٹر کا انرجی بینڈ ڈھانچہ۔ سیمی کنڈکٹر مواد زیادہ تر کرسٹل ڈھانچے ہیں۔ جب ایٹموں کی ایک بڑی تعداد حکومت کرتی ہے اور مضبوطی سے ایک کرسٹل میں مل جاتی ہے، تو کرسٹل میں والینس الیکٹران کرسٹل انرجی بینڈ میں ہوتے ہیں۔ انرجی بینڈ جس میں والینس الیکٹران واقع ہوتے ہیں اسے والینس بینڈ کہا جاتا ہے (جو کم توانائی سے مطابقت رکھتا ہے)۔ والینس بینڈ کے قریب ترین ہائی انرجی بینڈ کو کنڈکشن بینڈ کہا جاتا ہے، اور انرجی بینڈ کے درمیان خالی جگہ کو ممنوعہ بینڈ کہا جاتا ہے۔ جب ایک بیرونی برقی میدان شامل کیا جاتا ہے، تو والینس بینڈ میں الیکٹران کنڈکشن بینڈ پر چھلانگ لگاتے ہیں، جہاں وہ آزادانہ طور پر حرکت کر سکتے ہیں اور بجلی چلا سکتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، والینس بینڈ میں ایک الیکٹران کا نقصان ایک مثبت چارج شدہ سوراخ کے ابھرنے کے مترادف ہے، یہ سوراخ بیرونی برقی میدان کے کردار میں بھی ایک conductive کردار ادا کر سکتا ہے۔ لہذا، والینس بینڈ میں سوراخ اور الیکٹرانوں کے کنڈکشن بینڈ کا ایک کنڈکٹو کردار ہوتا ہے، جسے اجتماعی طور پر کیریئر کہا جاتا ہے۔

(2) ڈوپڈ سیمی کنڈکٹر اور پی این جنکشن۔ نجاست کے بغیر خالص سیمی کنڈکٹر، جسے اندرونی سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے۔ اگر اندرونی سیمی کنڈکٹر ناپاک ایٹموں کے ساتھ ڈوپڈ ہوتا ہے تو، والینس بینڈ کے نیچے اور اوپر کنڈکشن بینڈ میں بالترتیب ناپاک توانائی کی سطحیں بنتی ہیں، جسے ڈونر انرجی لیول اور مین انرجی لیول کے نام سے جانا جاتا ہے۔

غالب توانائی کی سطح والے سیمی کنڈکٹرز کو این قسم کے سیمی کنڈکٹرز کہتے ہیں۔ غالب توانائی کی سطح والے سیمی کنڈکٹرز کو پی قسم کے سیمی کنڈکٹرز کہتے ہیں۔ کمرے کے درجہ حرارت پر، حرارت این قسم کے سیمی کنڈکٹر بنا سکتی ہے، زیادہ تر ڈونر ایٹم الگ ہو جاتے ہیں، جس میں الیکٹران کنڈکشن بینڈ سے پرجوش ہوتا ہے، آزاد الیکٹران بن جاتا ہے۔ پی قسم کے سیمی کنڈکٹرز کے زیادہ تر میزبان ایٹم والینس بینڈ میں الیکٹرانوں کو پکڑتے ہیں اور والینس بینڈ میں سوراخ بناتے ہیں۔ اس طرح، این قسم کے سیمی کنڈکٹرز بنیادی طور پر کنڈکشن بینڈ میں الیکٹران کے ذریعے چلائے جاتے ہیں۔ p قسم کے سیمی کنڈکٹرز بنیادی طور پر والینس بینڈ میں سوراخوں کے ذریعے چلائے جاتے ہیں۔

سیمی کنڈکٹر لیزرز میں استعمال ہونے والے سیمی کنڈکٹر مواد میں ڈوپنگ کا ایک بڑا ارتکاز ہوتا ہے، جس میں n قسم کی ناپاک ایٹم نمبر عام طور پر (2-5) × 1018cm-1; p قسم ہے (1-3) × 1019cm-1۔

سیمی کنڈکٹر مواد کے ٹکڑے میں، وہ خطہ جہاں p-قسم کے علاقے سے n-قسم کے علاقے میں اچانک تبدیلی آتی ہے اسے pn جنکشن کہا جاتا ہے۔ اس کے انٹرفیس پر اسپیس چارج ریجن بنایا جائے گا۔ این قسم کے سیمی کنڈکٹر بینڈ میں الیکٹرانوں کو پی ریجن میں پھیلانا پڑتا ہے، جبکہ پی قسم کے سیمی کنڈکٹر والینس بینڈ میں سوراخوں کو n-ریجن میں پھیلانا پڑتا ہے۔ اس طرح، ڈھانچے کے قریب n-قسم کا علاقہ مثبت طور پر چارج کیا جاتا ہے کیونکہ یہ عطیہ کنندہ ہے، اور جنکشن کے قریب p-قسم کا علاقہ منفی طور پر چارج ہوتا ہے کیونکہ یہ وصول کنندہ ہے۔ این ریجن سے پی ریجن کی طرف اشارہ کرتے ہوئے انٹرفیس پر ایک برقی میدان بنتا ہے، جسے خود ساختہ الیکٹرک فیلڈ کہا جاتا ہے۔ یہ برقی میدان الیکٹرانوں اور سوراخوں کے مسلسل پھیلاؤ کو روکتا ہے۔

(3) پی این جنکشن الیکٹرک انجیکشن ایکسائٹیشن میکانزم۔ اگر سیمی کنڈکٹر مواد میں ایک مثبت تعصب وولٹیج شامل کیا جاتا ہے جہاں ایک pn جنکشن بنتا ہے، p-علاقہ مثبت قطب سے اور n-علاقہ منفی قطب سے منسلک ہوتا ہے۔ ظاہر ہے، الیکٹرک فیلڈ کا مثبت وولٹیج اور مخالف سمت میں خود ساختہ برقی فیلڈ کا پی این جنکشن، اس نے کرسٹل پر خود ساختہ برقی میدان کو حرکت میں رکاوٹ میں الیکٹرانوں کے پھیلاؤ میں کمزور کر دیا، تاکہ مثبت وولٹیج کے کردار میں آزاد الیکٹرانوں کا n خطہ، بلکہ pn جنکشن کے ذریعے جنکشن کے علاقے میں p خطہ تک پھیلاؤ کا ایک مستحکم سلسلہ بھی ایک ہی وقت میں کنڈکشن بینڈ الیکٹران اور والینس بینڈ کی ایک بڑی تعداد موجود ہے۔ جنکشن ایریا میں ایک ہی وقت میں کنڈکشن بینڈ اور والینس بینڈ میں سوراخ میں بڑی تعداد میں الیکٹران ہوتے ہیں، انہیں ایک کمپوزٹ پیدا کرنے کے لیے خطے میں داخل کیا جائے گا، جب کنڈکشن بینڈ میں الیکٹران والینس پر جائیں گے۔ بینڈ، خارج ہونے والی روشنی کی شکل میں اضافی توانائی۔ یہ سیمی کنڈکٹر فیلڈ luminescence کا طریقہ کار ہے، اس اچانک کمپاؤنڈ luminescence کو spontaneous radiation کہا جاتا ہے۔

پی این جنکشن کو لیزر لائٹ پیدا کرنے کے لیے، پارٹیکل انورسیشن ڈسٹری بیوشن سٹیٹ کے ڈھانچے کے اندر بننا چاہیے، بھاری ڈوپڈ سیمی کنڈکٹر مواد استعمال کرنے کی ضرورت ہے، پی این جنکشن کرنٹ کا انجیکشن کافی بڑا ہے (جیسے 30،{{3} }A/cm2)۔ اس طرح، مقامی علاقے کے پی این جنکشن میں، الیکٹران میں کنڈکشن بینڈ کو ریاست کی تقسیم کے الٹ جانے والے والینس بینڈ میں سوراخوں کی تعداد سے زیادہ بنا سکتا ہے، اس طرح پرجوش جامع تابکاری پیدا ہوتی ہے اور لیزر لائٹ جاری ہوتی ہے۔ .

2. سیمی کنڈکٹر لیزر ڈھانچہ۔ اس کی شکل اور سائز اور کم طاقت والا سیمی کنڈکٹر ٹرانزسٹر تقریباً ایک جیسا ہے، صرف شیل میں ایک سے زیادہ لیزر آؤٹ پٹ ونڈو۔ پرتوں سے بنی p-علاقے اور n-علاقے کے جنکشن ایریا کے ساتھ کلیمپڈ، جنکشن ایریا دسیوں مائکرو میٹر موٹا ہے، رقبہ تقریباً 1mm2 سے کم ہے۔

سیمی کنڈکٹر لیزر آپٹیکل گونج گہا پی این جنکشن طیارہ کا استعمال قدرتی حل کی سطح (110 سطح) کی ساخت کے لئے کھڑا ہے، یہ 35 کی عکاسی ہے، لیزر دولن کی وجہ سے کافی ہے. اگر آپ کو عکاسی کو بڑھانے کی ضرورت ہے تو سلکا کی ایک پرت کی کرسٹل سطح پر چڑھایا جا سکتا ہے، اور پھر دھاتی چاندی کی فلم کی ایک پرت، آپ 95 فیصد سے زیادہ عکاسی حاصل کرسکتے ہیں.

سیمی کنڈکٹر لیزر کو فارورڈ بائیس وولٹیج میں شامل کرنے کے بعد، جنکشن ایریا میں ذرات کی تعداد الٹ اور کمپوزٹ ہو جائے گی۔