যখন কোনো সেমিকন্ডাক্টরে আলো ফেলে বা ভোল্টেজ প্রয়োগ করে অতিরিক্ত ইলেকট্রন ও হোল তৈরি করা হয়, তখন সিস্টেমটি সাম্যাবস্থায় ফিরে আসার জন্য বিভিন্ন ক্ষয় প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। এই রিকম্বিনেশন (Recombination) হারই ট্রানজিস্টরের স্যুইচিং গতি, সৌরকোষের কার্যক্ষমতা এবং এলইডি-র আলো নিঃসরণ দক্ষতা নিয়ন্ত্রণ করে।

১. সরাসরি রেডিয়েটিভ রিকম্বিনেশন

ডিরেক্ট ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরে (যেমন GaAs, InP) কন্ডাকশন ব্যান্ডের একটি ইলেকট্রন সরাসরি ভ্যালেন্স ব্যান্ডের হোলের সাথে মিলিত হয়ে ব্যান্ডগ্যাপের সমান শক্তির ফোটন নির্গমন করে:

[
U_{ ext{rad}} = B (n p – n_i^2)
]

যেখানে (B) হলো রেডিয়েটিভ সহগ। এর ফলে উৎপন্ন ফোটন আলো নিঃসরণকারী ডায়োড (LED) ও সেমিকন্ডাক্টর লেজারের ভিত্তি তৈরি করে।

২. শক্লি-রিড-হল (SRH) ট্র্যাপ-সহায়ক পুনর্মিলন

সিলিকনের মতো ইনডিরেক্ট ব্যান্ডগ্যাপ পদার্থে সরাসরি রিকম্বিনেশনের হার নগণ্য, কারণ এখানে ভরবেগ সংরক্ষণের জন্য ফোনন প্রয়োজন হয়। ফলে এসব পদার্থে পুনর্মিলন ঘটে মূলত ক্রিস্টালের ত্রুটি বা ট্র্যাপ স্তরের (Deep-level defects) মাধ্যমে, যা শক্লি-রিড-হল (SRH) তত্ত্ব দ্বারা বর্ণিত:

[
U_{ ext{SRH}} = rac{n p – n_i^2}{ au_{p0}(n + n_1) + au_{n0}(p + p_1)}
]

গাণিতিকভাবে প্রমাণিত যে, যখন কোনো অপদ্রব্যের শক্তি স্তর ব্যান্ডগ্যাপের ঠিক মাঝামাঝি ((E_t approx E_i)) অবস্থান করে, তখন রিকম্বিনেশন হার সর্বোচ্চ হয়। এ কারণে সিলিকনে সোনা (Gold) বা প্ল্যাটিনামের মতো অপদ্রব্য চার্জের জীবনকাল কমিয়ে ফেলার জন্য ট্র্যাপ হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

৩. ওজের (Auger) রিকম্বিনেশন

উচ্চ ক্যারিয়ার ঘনত্বে ((> 10^{18} ext{ cm}^{-3})) তিনটি কণার মিথস্ক্রিয়া ঘটে। এখানে একটি ইলেকট্রন ও হোল মিলিত হওয়ার সময় নির্গত শক্তি কোনো ফোটন তৈরি না করে তৃতীয় একটি ইলেকট্রন বা হোলকে উচ্চ শক্তিতে নিক্ষেপ করে:

[
U_{ ext{Auger}} = C_n n^2 p + C_p n p^2
]

এই প্রক্রিয়াটি উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন সোলার সেল ও এলইডি-তে কার্যক্ষমতা হ্রাসের (Efficiency Droop) মূল কারণ।

৪. ক্যারিয়ার লাইফটাইম ও ডিফিউশন দৈর্ঘ্য

সকল পুনর্মিলন প্রক্রিয়ার সমন্বয়ে সামগ্রিক মাইনরিটি ক্যারিয়ার লাইফটাইম ( au) নির্ধারিত হয় এবং কন্টিনিউটি সমীকরণ থেকে পাওয়া যায় ক্যারিয়ারের মৌলিক ডিফিউশন দৈর্ঘ্য:

[
L_n = sqrt{D_n au_n}
]

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।