થોડા નેનોમીટર જેટલા પાતળા સેમિકન્ડક્ટરના સ્તરોને એકસાથે ફીટ કરવાની એક નવી પદ્ધતિના પરિણામે માત્ર એક વૈજ્ઞાનિક શોધ જ નહીં પરંતુ ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે એક નવા પ્રકારના ટ્રાન્ઝિસ્ટર પણ શોધાયા છે. એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ લેટર્સમાં પ્રકાશિત થયેલા આ પરિણામથી ભારે રસ જાગ્યો છે.
આ સિદ્ધિ લિંકોપિંગ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકો અને LiU ખાતે મટીરીયલ સાયન્સ રિસર્ચમાંથી સ્પિન-ઓફ કંપની, SweGaN વચ્ચેના ગાઢ સહયોગનું પરિણામ છે. કંપની ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડમાંથી તૈયાર ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોનું ઉત્પાદન કરે છે.
ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ, GaN, એક સેમિકન્ડક્ટર છે જેનો ઉપયોગ કાર્યક્ષમ પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતા ડાયોડ માટે થાય છે. જોકે, તે ટ્રાન્ઝિસ્ટર જેવા અન્ય એપ્લિકેશનોમાં પણ ઉપયોગી થઈ શકે છે, કારણ કે તે અન્ય ઘણા સેમિકન્ડક્ટર કરતા વધુ તાપમાન અને વર્તમાન શક્તિનો સામનો કરી શકે છે. ભવિષ્યના ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો માટે આ મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો છે, ખાસ કરીને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં વપરાતા ઘટકો માટે નહીં.
ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ વરાળને સિલિકોન કાર્બાઇડના વેફર પર ઘટ્ટ થવા દેવામાં આવે છે, જે પાતળા આવરણ બનાવે છે. જે પદ્ધતિમાં એક સ્ફટિકીય પદાર્થ બીજાના સબસ્ટ્રેટ પર ઉગાડવામાં આવે છે તેને "એપિટેક્સી" કહેવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઘણીવાર સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં થાય છે કારણ કે તે સ્ફટિકીય માળખું અને રચાયેલી નેનોમીટર ફિલ્મની રાસાયણિક રચના બંને નક્કી કરવામાં મોટી સ્વતંત્રતા પૂરી પાડે છે.
ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ, GaN, અને સિલિકોન કાર્બાઇડ, SiC (જે બંને મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોનો સામનો કરી શકે છે) નું મિશ્રણ ખાતરી કરે છે કે સર્કિટ એવા કાર્યક્રમો માટે યોગ્ય છે જેમાં ઉચ્ચ શક્તિની જરૂર હોય.
જોકે, બે સ્ફટિકીય પદાર્થો, ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ અને સિલિકોન કાર્બાઇડ વચ્ચેની સપાટી પરની ફિટ નબળી છે. અણુઓ એકબીજા સાથે મેળ ખાતા નથી, જે ટ્રાન્ઝિસ્ટરની નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે. સંશોધન દ્વારા આને સંબોધવામાં આવ્યું છે, જે પછીથી એક વ્યાપારી ઉકેલ તરફ દોરી ગયું છે, જેમાં બે સ્તરો વચ્ચે એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડનો વધુ પાતળો સ્તર મૂકવામાં આવ્યો હતો.
SweGaN ના ઇજનેરોએ આકસ્મિક રીતે જોયું કે તેમના ટ્રાન્ઝિસ્ટર તેમની અપેક્ષા કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ક્ષેત્ર શક્તિનો સામનો કરી શકે છે, અને તેઓ શરૂઆતમાં સમજી શક્યા નહીં કે શા માટે. જવાબ અણુ સ્તરે મળી શકે છે - ઘટકોની અંદરની બે મહત્વપૂર્ણ મધ્યવર્તી સપાટીઓમાં.
LiU અને SweGaN ના સંશોધકો, LiU ના લાર્સ હલ્ટમેન અને જુન લુના નેતૃત્વમાં, એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ લેટર્સમાં આ ઘટનાનું સમજૂતી રજૂ કરે છે, અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો સામનો કરવાની વધુ ક્ષમતાવાળા ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવાની પદ્ધતિનું વર્ણન કરે છે.
વૈજ્ઞાનિકોએ એક અજાણી એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ પદ્ધતિ શોધી કાઢી છે જેને તેમણે "ટ્રાન્સમોર્ફિક એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ" નામ આપ્યું છે. તે વિવિધ સ્તરો વચ્ચેના તાણને અણુઓના બે સ્તરોમાં ધીમે ધીમે શોષી લે છે. આનો અર્થ એ છે કે તેઓ બે સ્તરો, ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ અને એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ, સિલિકોન કાર્બાઇડ પર એવી રીતે ઉગાડી શકે છે કે જેથી પરમાણુ સ્તરે સ્તરો એકબીજા સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે તે નિયંત્રિત કરી શકાય. પ્રયોગશાળામાં તેઓએ બતાવ્યું છે કે સામગ્રી 1800 V સુધીના ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો સામનો કરી શકે છે. જો આવા વોલ્ટેજને ક્લાસિક સિલિકોન-આધારિત ઘટક પર મૂકવામાં આવે, તો તણખા ઉડવા લાગશે અને ટ્રાન્ઝિસ્ટર નાશ પામશે.
"આ શોધનું માર્કેટિંગ શરૂ કરવા બદલ અમે SweGaN ને અભિનંદન આપીએ છીએ. તે કાર્યક્ષમ સહયોગ અને સમાજમાં સંશોધન પરિણામોનો ઉપયોગ દર્શાવે છે. કંપની માટે કામ કરી રહેલા અમારા અગાઉના સાથીદારો સાથે અમારા ગાઢ સંપર્કને કારણે, અમારા સંશોધનનો શૈક્ષણિક વિશ્વની બહાર પણ ઝડપથી પ્રભાવ પડે છે," લાર્સ હલ્ટમેન કહે છે.
લિંકોપિંગ યુનિવર્સિટી દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવેલ સામગ્રી. મૂળ લેખ મોનિકા વેસ્ટમેન સ્વેન્સેલિયસ દ્વારા લખાયેલ. નોંધ: સામગ્રી શૈલી અને લંબાઈ માટે સંપાદિત કરી શકાય છે.
સાયન્સડેઇલીના મફત ઇમેઇલ ન્યૂઝલેટર્સ સાથે નવીનતમ વિજ્ઞાન સમાચાર મેળવો, જે દરરોજ અને સાપ્તાહિક અપડેટ થાય છે. અથવા તમારા RSS રીડરમાં કલાકદીઠ અપડેટ થયેલા ન્યૂઝફીડ્સ જુઓ:
સાયન્સડેઇલી વિશે તમારા શું વિચારો છે તે અમને જણાવો — અમે સકારાત્મક અને નકારાત્મક બંને પ્રકારની ટિપ્પણીઓનું સ્વાગત કરીએ છીએ. સાઇટનો ઉપયોગ કરવામાં કોઈ સમસ્યા છે? કોઈ પ્રશ્નો છે?
પોસ્ટ સમય: મે-૧૧-૨૦૨૦