काही नॅनोमीटर इतके पातळ सेमीकंडक्टरचे थर एकत्र जोडण्याच्या एका नवीन पद्धतीमुळे केवळ एक वैज्ञानिक शोधच लागला नाही, तर उच्च-शक्तीच्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी एका नवीन प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरचाही शोध लागला आहे. 'अप्लाइड फिजिक्स लेटर्स'मध्ये प्रकाशित झालेल्या या निष्कर्षाने प्रचंड उत्सुकता निर्माण केली आहे.
हे यश लिंकोपिंग विद्यापीठातील शास्त्रज्ञ आणि LiU येथील पदार्थ विज्ञान संशोधनातून उदयास आलेली स्पिन-ऑफ कंपनी SweGaN यांच्यातील घनिष्ठ सहकार्याचा परिणाम आहे. ही कंपनी गॅलियम नायट्राइडपासून गरजेनुसार इलेक्ट्रॉनिक घटक तयार करते.
गॅलियम नायट्राइड (GaN) हा एक सेमीकंडक्टर आहे, जो कार्यक्षम प्रकाश-उत्सर्जक डायोडसाठी वापरला जातो. तथापि, तो ट्रान्झिस्टरसारख्या इतर उपयोगांमध्येही उपयुक्त ठरू शकतो, कारण तो इतर अनेक सेमीकंडक्टरपेक्षा जास्त तापमान आणि विद्युत प्रवाह सहन करू शकतो. हे गुणधर्म भविष्यातील इलेक्ट्रॉनिक घटकांसाठी, विशेषतः इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या घटकांसाठी, अत्यंत महत्त्वाचे आहेत.
गॅलियम नायट्राइडची वाफ सिलिकॉन कार्बाइडच्या वेफरवर घनीभूत होऊ दिली जाते, ज्यामुळे एक पातळ थर तयार होतो. ज्या पद्धतीत एक स्फटिकमय पदार्थ दुसऱ्याच्या आधारस्तरावर वाढवला जातो, ती पद्धत “एपिटॅक्सी” म्हणून ओळखली जाते. ही पद्धत अनेकदा सेमीकंडक्टर उद्योगात वापरली जाते, कारण यामुळे तयार होणाऱ्या नॅनोमीटर फिल्मची स्फटिक रचना आणि रासायनिक संरचना दोन्ही निश्चित करण्याचे मोठे स्वातंत्र्य मिळते.
गॅलियम नायट्राइड (GaN) आणि सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) (हे दोन्ही तीव्र विद्युत क्षेत्र सहन करू शकतात) यांच्या संयोजनामुळे, ही सर्किट्स अशा अनुप्रयोगांसाठी योग्य ठरतात ज्यात उच्च शक्तीची आवश्यकता असते.
गॅलियम नायट्राइड आणि सिलिकॉन कार्बाइड या दोन स्फटिकमय पदार्थांमधील पृष्ठभागावरील जुळणी मात्र सुमार असते. त्यामुळे अणू एकमेकांशी जुळत नाहीत, ज्यामुळे ट्रान्झिस्टर निकामी होतो. यावर संशोधनाद्वारे उपाय शोधण्यात आला, ज्यामुळे पुढे एक व्यावसायिक तोडगा निघाला, ज्यामध्ये दोन्ही थरांच्या मध्ये ॲल्युमिनियम नायट्राइडचा आणखी पातळ थर ठेवण्यात आला.
स्वीगॅन (SweGaN) येथील अभियंत्यांच्या योगायोगाने असे लक्षात आले की, त्यांचे ट्रान्झिस्टर त्यांच्या अपेक्षेपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त क्षेत्र तीव्रता हाताळू शकत होते, आणि याचे कारण त्यांना सुरुवातीला समजत नव्हते. याचे उत्तर अणू पातळीवर — घटकांच्या आतील काही महत्त्वपूर्ण मध्यवर्ती पृष्ठभागांमध्ये आढळते.
LiU चे लार्स हल्टमन आणि जून लू यांच्या नेतृत्वाखाली LiU आणि SweGaN येथील संशोधकांनी 'अप्लाइड फिजिक्स लेटर्स'मध्ये या घटनेचे स्पष्टीकरण सादर केले आहे आणि उच्च व्होल्टेज सहन करण्याची आणखी जास्त क्षमता असलेले ट्रान्झिस्टर तयार करण्याची एक पद्धत वर्णन केली आहे.
शास्त्रज्ञांनी पूर्वी अज्ञात असलेली एक एपिटॅक्सियल वाढीची यंत्रणा शोधून काढली आहे, जिला त्यांनी “ट्रान्समॉर्फिक एपिटॅक्सियल ग्रोथ” असे नाव दिले आहे. यामुळे वेगवेगळ्या थरांमधील ताण अणूंच्या काही थरांमध्ये हळूहळू शोषला जातो. याचा अर्थ असा की, ते सिलिकॉन कार्बाइडवर गॅलियम नायट्राइड आणि ॲल्युमिनियम नायट्राइड हे दोन थर अशा प्रकारे वाढवू शकतात की, पदार्थातील हे थर एकमेकांशी कसे संबंधित आहेत, हे अणू पातळीवर नियंत्रित करता येते. प्रयोगशाळेत त्यांनी दाखवून दिले आहे की, हा पदार्थ १८०० व्होल्टपर्यंतचा उच्च व्होल्टेज सहन करू शकतो. जर असा व्होल्टेज एखाद्या पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित घटकावर लावला गेला, तर ठिणग्या उडू लागतील आणि ट्रान्झिस्टर नष्ट होईल.
"स्वीगॅनने या शोधाचे विपणन सुरू केल्याबद्दल आम्ही त्यांचे अभिनंदन करतो. हे कार्यक्षम सहकार्य आणि समाजात संशोधन परिणामांचा उपयोग दर्शवते. कंपनीत काम करणाऱ्या आमच्या पूर्वीच्या सहकाऱ्यांशी असलेल्या घनिष्ठ संपर्कामुळे, आमच्या संशोधनाचा शैक्षणिक जगाच्या बाहेरही वेगाने प्रभाव पडत आहे," असे लार्स हल्टमन म्हणतात.
लिंकोपिंग विद्यापीठाने पुरवलेली सामग्री. मूळ लेखन: मोनिका वेस्टमन स्वेन्सेलियस. टीप: शैली आणि लांबीनुसार मजकुरात बदल केला जाऊ शकतो.
सायन्सडेलीच्या मोफत ईमेल न्यूजलेटर्सद्वारे विज्ञानाच्या ताज्या बातम्या मिळवा, ज्या दररोज आणि साप्ताहिकरित्या अद्ययावत केल्या जातात. किंवा तुमच्या RSS रीडरमध्ये तासातासाला अद्ययावत होणारे न्यूजफीड्स पहा:
सायन्सडेलीबद्दल तुम्हाला काय वाटते ते आम्हाला सांगा — आम्ही सकारात्मक आणि नकारात्मक दोन्ही प्रकारच्या प्रतिक्रियांचे स्वागत करतो. साइट वापरताना काही समस्या येत आहेत का? काही प्रश्न आहेत का?
पोस्ट करण्याची वेळ: ११ मे २०२०