Mavi Kayma (blue shift)

Mavi kayma, yarıiletkenlerde gözlenen, partikül boyutunun küçülmesiyle optik absorpsiyon kenarının (absorpsiyon edge) yüksek frekans aralığına kaymasıdır.

Etkinin nedeni, bir yarıiletken kristalin boyut kçülmesi band gap genişlemesiyle birlikte olmasıdır. Dolayısıyla, elektronları valens bandından iletim bandına uyarmak için daha yüksek absorplanmış kuantum enerjisi gerekir ve bu absorpsiyon kenar kayması ile sonuçlanır.

Mavi kayma etkisini açıklayan birkaç model vardır. İlk model gözenekli (poröz) bir cam yüzey üzerinde sentezlenen CuCl2 nanopartiküllerde gözlenen mavi kaymadır. Model, bir kuantum kuyusunda partiküller olarak foton absorpsiyonu tarafından üretilen yük taşıyıcıları (elektronlar ve boşluklar) açıklar. Böyle bir kuantum kuyusunun boyutu, bir nanopartikülün boyutuna karşılık gelir.

Nanopartikül boyutunun etkisi, ters proseste de gözlenir; yani, dalga boyu partikül boyutuna bağlı olan quanta (lüminesans) emisyonuyla elektron-hole rekombinasyonunda gözlemlenir. Mavi kayma etkisi, kristal boyutu kütle (bulk) yarıiletkende (2-30 nm) eksiton yarıçapına yakın değerlere düştüğünde gözlemlenir; bu partiküllere "kuantum noktalar" denir.

Nanopartiküller oluşan bant yapısından, partikül boyutunun düşmesiyle absorpsiyon-kenarının asorpsiyon pikine dönüşmesine neden olan farklı elektronik seviyelerine (Şekil) geçiş yapabilir.




Şekil: (a) Masif bir yarıiletkenin katı-hal nanopartiküllere dönüşümü sırasında band gap (aralık) genişlemesinin enerji diyagramı (b) CdS nanopartiküller UV ve görünür absorbsiyon spektrumları; kolloid partiküller küçüldükçe absorbsiyon band kenarı mavi kayma meydana gelir