ഗ്രാഫൈറ്റും അർദ്ധചാലകവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം

ഗ്രാഫൈറ്റ് ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ ആണെന്ന് പറയുന്നത് വളരെ തെറ്റാണ്. ചില അതിർത്തി ഗവേഷണ മേഖലകളിൽ, കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, കാർബൺ മോളിക്യുലാർ സീവ് ഫിലിമുകൾ, വജ്രം പോലുള്ള കാർബൺ ഫിലിമുകൾ (ഇവയിൽ മിക്കതും ചില പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങളിൽ ചില പ്രധാന സെമികണ്ടക്ടർ ഗുണങ്ങളുള്ളവയാണ്) പോലുള്ള കാർബൺ വസ്തുക്കൾ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.ഗ്രാഫൈറ്റ് വസ്തുക്കൾ, പക്ഷേ അവയുടെ സൂക്ഷ്മഘടന സാധാരണ പാളികളുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ഘടനയിൽ നിന്ന് ഗണ്യമായി വ്യത്യസ്തമാണ്.

ഗ്രാഫൈറ്റിൽ, കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ ഏറ്റവും പുറം പാളിയിൽ നാല് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്, അവയിൽ മൂന്നെണ്ണം മറ്റ് കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോണുകളുമായി കോവാലന്റ് ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, അങ്ങനെ ഓരോ കാർബൺ ആറ്റത്തിനും കോവാലന്റ് ബോണ്ടുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് മൂന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്, ബാക്കിയുള്ളതിനെ π ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ π ഇലക്ട്രോണുകൾ പാളികൾക്കിടയിലുള്ള സ്ഥലത്ത് ഏകദേശം സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങുന്നു, ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ചാലകത പ്രധാനമായും ഈ π ഇലക്ട്രോണുകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. രാസ രീതികളിലൂടെ, ഗ്രാഫൈറ്റിലെ കാർബൺ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് പോലുള്ള സ്ഥിരതയുള്ള മൂലകമാക്കി മാറ്റിയ ശേഷം, ചാലകത ദുർബലമാകുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെട്ടാൽ, ഈ π ഇലക്ട്രോണുകൾ ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോണുകളുമായി കോവാലന്റ് ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കും, അതിനാൽ അവയ്ക്ക് ഇനി സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങാൻ കഴിയില്ല, കൂടാതെ ചാലകത വളരെയധികം കുറയും. ഇതാണ് ചാലക തത്വംഗ്രാഫൈറ്റ് കണ്ടക്ടർ.

സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായം പ്രധാനമായും ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ, ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്, സെപ്പറേറ്ററുകൾ, സെൻസറുകൾ എന്നിവയാൽ നിർമ്മിതമാണ്. പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ വസ്തുക്കൾക്ക് പകരമായി വിപണി അംഗീകാരം നേടുന്നതിന് പുതിയ സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കൾക്ക് നിരവധി നിയമങ്ങൾ പാലിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും ഹാൾ ഇഫക്റ്റും ഇന്നത്തെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട രണ്ട് നിയമങ്ങളാണ്. മുറിയിലെ താപനിലയിൽ ഗ്രാഫീനിന്റെ ക്വാണ്ടം ഹാൾ ഇഫക്റ്റ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ നിരീക്ഷിച്ചു, മാലിന്യങ്ങൾ നേരിട്ടതിനുശേഷം ഗ്രാഫീൻ ബാക്ക് സ്‌കാറ്ററിംഗ് ഉണ്ടാക്കുന്നില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി, ഇത് സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റീവ് ഗുണങ്ങളുണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഗ്രാഫീൻ നഗ്നനേത്രങ്ങൾ കൊണ്ട് ഏതാണ്ട് സുതാര്യമാണ്, വളരെ ഉയർന്ന സുതാര്യതയുമുണ്ട്. ഗ്രാഫീന് മികച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അതിന്റെ കനം അനുസരിച്ച് മാറും. ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് മേഖലയിൽ ഇത് പ്രയോഗിക്കാൻ അനുയോജ്യമാണ്. ഗ്രാഫീനിന് നിരവധി മികച്ച ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഡിസ്‌പ്ലേ സ്‌ക്രീൻ, കപ്പാസിറ്റർ, സെൻസർ തുടങ്ങി നിരവധി മേഖലകളിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കും.