कुछ नैनोमीटर जितनी पतली अर्धचालकों की परतों को आपस में जोड़ने की एक नई विधि से न केवल एक वैज्ञानिक खोज हुई है, बल्कि उच्च-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक नए प्रकार के ट्रांजिस्टर का भी विकास हुआ है। एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स में प्रकाशित इस परिणाम ने व्यापक रुचि जगाई है।
यह उपलब्धि लिंकॉपिंग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों और लियू विश्वविद्यालय में सामग्री विज्ञान अनुसंधान से निकली कंपनी स्वेगान के बीच घनिष्ठ सहयोग का परिणाम है। यह कंपनी गैलियम नाइट्राइड से विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक घटक बनाती है।
गैलियम नाइट्राइड (GaN) एक अर्धचालक है जिसका उपयोग कुशल प्रकाश उत्सर्जक डायोड (लाइट-एमिटिंग डायोड) बनाने में किया जाता है। हालांकि, यह ट्रांजिस्टर जैसे अन्य अनुप्रयोगों में भी उपयोगी हो सकता है, क्योंकि यह कई अन्य अर्धचालकों की तुलना में उच्च तापमान और धारा क्षमता को सहन कर सकता है। ये गुण भविष्य के इलेक्ट्रॉनिक घटकों, विशेष रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग होने वाले घटकों के लिए महत्वपूर्ण हैं।
गैलियम नाइट्राइड वाष्प को सिलिकॉन कार्बाइड की पतली परत पर संघनित होने दिया जाता है, जिससे एक पतली परत बन जाती है। एक क्रिस्टलीय पदार्थ को दूसरे क्रिस्टलीय पदार्थ के आधार पर विकसित करने की विधि को "एपिटैक्सी" कहा जाता है। यह विधि अक्सर अर्धचालक उद्योग में उपयोग की जाती है क्योंकि यह नैनोमीटर फिल्म की क्रिस्टलीय संरचना और रासायनिक संरचना दोनों को निर्धारित करने में व्यापक स्वतंत्रता प्रदान करती है।
गैलियम नाइट्राइड (GaN) और सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) का संयोजन (ये दोनों ही प्रबल विद्युत क्षेत्रों का सामना कर सकते हैं) यह सुनिश्चित करता है कि सर्किट उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जिनमें उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है।
हालांकि, गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड नामक दो क्रिस्टलीय पदार्थों की सतह पर फिटिंग खराब होती है। परमाणु आपस में मेल नहीं खाते, जिससे ट्रांजिस्टर खराब हो जाता है। इस समस्या का समाधान अनुसंधान के माध्यम से किया गया, जिसके परिणामस्वरूप एक व्यावसायिक समाधान विकसित हुआ, जिसमें दोनों परतों के बीच एल्युमीनियम नाइट्राइड की एक और भी पतली परत लगाई गई।
SweGaN के इंजीनियरों ने संयोगवश पाया कि उनके ट्रांजिस्टर अपेक्षा से कहीं अधिक क्षेत्र शक्ति का सामना कर सकते हैं, और वे शुरू में इसका कारण नहीं समझ पाए। इसका उत्तर परमाणु स्तर पर - घटकों के भीतर स्थित कुछ महत्वपूर्ण मध्यवर्ती सतहों में पाया जा सकता है।
LiU के लार्स हुल्टमैन और जून लू के नेतृत्व में LiU और SweGaN के शोधकर्ताओं ने एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स में इस घटना की व्याख्या प्रस्तुत की है, और उच्च वोल्टेज को सहन करने की और भी अधिक क्षमता वाले ट्रांजिस्टर के निर्माण की एक विधि का वर्णन किया है।
वैज्ञानिकों ने एक पूर्व अज्ञात एपिटैक्सियल वृद्धि तंत्र की खोज की है जिसे उन्होंने "ट्रांसमॉर्फिक एपिटैक्सियल वृद्धि" नाम दिया है। यह विभिन्न परतों के बीच तनाव को परमाणुओं की कुछ परतों में धीरे-धीरे अवशोषित कर लेता है। इसका अर्थ है कि वे सिलिकॉन कार्बाइड पर गैलियम नाइट्राइड और एल्युमिनियम नाइट्राइड की दो परतों को इस प्रकार विकसित कर सकते हैं कि वे परमाणु स्तर पर नियंत्रित कर सकें कि सामग्री में परतें एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं। प्रयोगशाला में उन्होंने दिखाया है कि यह सामग्री 1800 वोल्ट तक के उच्च वोल्टेज को सहन कर सकती है। यदि इतना वोल्टेज किसी सामान्य सिलिकॉन-आधारित घटक पर लगाया जाए, तो चिंगारियां निकलने लगेंगी और ट्रांजिस्टर नष्ट हो जाएगा।
“हम स्वेगन को उनके आविष्कार के विपणन की शुरुआत पर बधाई देते हैं। यह कुशल सहयोग और समाज में अनुसंधान परिणामों के उपयोग को दर्शाता है। कंपनी में कार्यरत हमारे पूर्व सहयोगियों के साथ घनिष्ठ संपर्क के कारण, हमारे शोध का प्रभाव अकादमिक जगत के बाहर भी तेजी से फैल रहा है,” लार्स हुल्टमैन कहते हैं।
लिंकॉपिंग विश्वविद्यालय द्वारा उपलब्ध कराई गई सामग्री। मूल रूप से मोनिका वेस्टमैन स्वेनसेलियस द्वारा लिखित। नोट: शैली और लंबाई के अनुसार सामग्री में संपादन किया जा सकता है।
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पोस्ट करने का समय: 11 मई 2020