কয়েক ন্যানোমিটারের মতো পাতলা সেমিকন্ডাক্টরের স্তরগুলোকে একত্রিত করার একটি নতুন পদ্ধতির ফলে শুধু একটি বৈজ্ঞানিক আবিষ্কারই হয়নি, বরং উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য এক নতুন ধরনের ট্রানজিস্টরও তৈরি হয়েছে। ‘অ্যাপ্লাইড ফিজিক্স লেটার্স’-এ প্রকাশিত এই ফলাফলটি ব্যাপক আগ্রহ জাগিয়েছে।
এই সাফল্যটি লিংকোপিং বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানী এবং লিইউ-এর পদার্থ বিজ্ঞান গবেষণা থেকে উদ্ভূত একটি স্পিন-অফ কোম্পানি সুইগ্যান (SweGaN)-এর মধ্যে ঘনিষ্ঠ সহযোগিতার ফল। কোম্পানিটি গ্যালিয়াম নাইট্রাইড থেকে বিশেষভাবে তৈরি ইলেকট্রনিক উপাদান উৎপাদন করে।
গ্যালিয়াম নাইট্রাইড, সংক্ষেপে GaN, একটি সেমিকন্ডাক্টর যা কার্যকর আলোক-নিঃসরণকারী ডায়োড (LED) তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। তবে, এটি ট্রানজিস্টরের মতো অন্যান্য ক্ষেত্রেও উপযোগী হতে পারে, কারণ এটি অন্য অনেক সেমিকন্ডাক্টরের তুলনায় উচ্চতর তাপমাত্রা এবং বিদ্যুৎ প্রবাহ সহ্য করতে পারে। ভবিষ্যতের ইলেকট্রনিক যন্ত্রাংশের জন্য, বিশেষ করে বৈদ্যুতিক যানবাহনে ব্যবহৃত যন্ত্রাংশের জন্য, এই বৈশিষ্ট্যগুলো অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
সিলিকন কার্বাইডের একটি ওয়েফারের উপর গ্যালিয়াম নাইট্রাইড বাষ্পকে ঘনীভূত হতে দেওয়া হয়, যা একটি পাতলা প্রলেপ তৈরি করে। যে পদ্ধতিতে একটি স্ফটিকাকার পদার্থকে অন্য একটি পদার্থের সাবস্ট্রেটের উপর বৃদ্ধি করা হয়, তাকে “এপিট্যাক্সি” বলা হয়। এই পদ্ধতিটি প্রায়শই সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে ব্যবহৃত হয়, কারণ এটি গঠিত ন্যানোমিটার ফিল্মের স্ফটিক কাঠামো এবং রাসায়নিক গঠন উভয়ই নির্ধারণে ব্যাপক স্বাধীনতা প্রদান করে।
গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) এবং সিলিকন কার্বাইড (SiC)-এর সংমিশ্রণ (উভয়ই শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রতিরোধ করতে পারে) নিশ্চিত করে যে সার্কিটগুলো উচ্চ শক্তির প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত।
তবে, গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এবং সিলিকন কার্বাইড—এই দুটি স্ফটিকাকার পদার্থের পৃষ্ঠতলের সংযোগটি দুর্বল। এর ফলে পরমাণুগুলো একে অপরের সাথে বেমানান হয়ে পড়ে, যা ট্রানজিস্টরটির ব্যর্থতার কারণ হয়। গবেষণার মাধ্যমে এর সমাধান করা হয়েছে, যার ফলস্বরূপ একটি বাণিজ্যিক সমাধানও এসেছে, যেখানে এই দুটি স্তরের মাঝে অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইডের আরও পাতলা একটি স্তর স্থাপন করা হয়েছিল।
সুইগ্যান-এর প্রকৌশলীরা ঘটনাক্রমে লক্ষ্য করেন যে, তাদের ট্রানজিস্টরগুলো প্রত্যাশার চেয়ে অনেক বেশি শক্তির ক্ষেত্র সহ্য করতে পারে, এবং প্রাথমিকভাবে তারা এর কারণ বুঝতে পারছিলেন না। এর উত্তর পাওয়া যায় পারমাণবিক স্তরে—উপাদানগুলোর অভ্যন্তরে থাকা কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ মধ্যবর্তী পৃষ্ঠে।
LiU-এর লার্স হুল্টম্যান এবং জুন লু-এর নেতৃত্বে LiU এবং SweGaN-এর গবেষকরা 'অ্যাপ্লাইড ফিজিক্স লেটার্স'-এ এই ঘটনাটির একটি ব্যাখ্যা উপস্থাপন করেছেন এবং আরও বেশি উচ্চ ভোল্টেজ সহ্য করার ক্ষমতাসম্পন্ন ট্রানজিস্টর তৈরির একটি পদ্ধতির বর্ণনা দিয়েছেন।
বিজ্ঞানীরা পূর্বে অজানা একটি এপিটেক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়া আবিষ্কার করেছেন, যার নাম দিয়েছেন “ট্রান্সমরফিক এপিটেক্সিয়াল গ্রোথ”। এর ফলে বিভিন্ন স্তরের মধ্যকার পীড়ন ধীরে ধীরে কয়েকটি পরমাণু স্তরের মধ্যে শোষিত হয়। এর অর্থ হলো, তাঁরা সিলিকন কার্বাইডের উপর গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড—এই দুটি স্তর এমনভাবে তৈরি করতে পারেন, যাতে পারমাণবিক স্তরে উপাদানটির মধ্যে স্তরগুলোর পারস্পরিক সম্পর্ক নিয়ন্ত্রণ করা যায়। গবেষণাগারে তাঁরা দেখিয়েছেন যে, এই উপাদানটি ১৮০০ ভোল্ট পর্যন্ত উচ্চ ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে। যদি এই ধরনের ভোল্টেজ কোনো সাধারণ সিলিকন-ভিত্তিক যন্ত্রাংশে প্রয়োগ করা হতো, তবে স্ফুলিঙ্গ বের হতে শুরু করত এবং ট্রানজিস্টরটি নষ্ট হয়ে যেত।
“আমরা সুইগ্যানকে তাদের উদ্ভাবনটির বিপণন শুরু করার জন্য অভিনন্দন জানাই। এটি কার্যকর সহযোগিতা এবং সমাজে গবেষণার ফলাফলের সদ্ব্যবহারকে তুলে ধরে। আমাদের প্রাক্তন সহকর্মীরা, যারা এখন এই কোম্পানিতে কাজ করছেন, তাদের সাথে আমাদের ঘনিষ্ঠ যোগাযোগের কারণে আমাদের গবেষণা দ্রুত শিক্ষাজগতের বাইরেও প্রভাব ফেলছে,” বলেন লার্স হুল্টম্যান।
লিঙ্কোপিং বিশ্ববিদ্যালয় কর্তৃক প্রদত্ত উপকরণ। মূল লেখক মনিকা ওয়েস্টম্যান সভেনসেলিয়াস। দ্রষ্টব্য: শৈলী ও দৈর্ঘ্যের জন্য বিষয়বস্তু সম্পাদিত হতে পারে।
ScienceDaily-এর বিনামূল্যের ইমেল নিউজলেটারের মাধ্যমে বিজ্ঞানের সর্বশেষ খবর পান, যা দৈনিক এবং সাপ্তাহিক ভিত্তিতে আপডেট করা হয়। অথবা আপনার RSS রিডারে প্রতি ঘণ্টায় আপডেট হওয়া নিউজফিড দেখুন:
সায়েন্স ডেইলি সম্পর্কে আপনার মতামত আমাদের জানান — আমরা ইতিবাচক ও নেতিবাচক উভয় মন্তব্যকেই স্বাগত জানাই। সাইটটি ব্যবহারে কোনো সমস্যা হচ্ছে? কোনো প্রশ্ন আছে?
পোস্টের সময়: ১১ মে, ২০২০