कुछ नैनोमीटर जितनी पतली अर्धचालकों की परतों को एक साथ फिट करने की एक नई विधि के परिणामस्वरूप न केवल एक वैज्ञानिक खोज हुई है, बल्कि उच्च-शक्ति इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक नए प्रकार का ट्रांजिस्टर भी सामने आया है। एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स में प्रकाशित परिणाम ने भारी रुचि जगाई है।
यह उपलब्धि लिंकोपिंग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों और LiU में सामग्री विज्ञान अनुसंधान से एक स्पिन-ऑफ कंपनी SweGaN के बीच घनिष्ठ सहयोग का परिणाम है। कंपनी गैलियम नाइट्राइड से अनुकूलित इलेक्ट्रॉनिक घटक बनाती है।
गैलियम नाइट्राइड, GaN, एक अर्धचालक है जिसका उपयोग कुशल प्रकाश उत्सर्जक डायोड के लिए किया जाता है। हालाँकि, यह ट्रांजिस्टर जैसे अन्य अनुप्रयोगों में भी उपयोगी हो सकता है, क्योंकि यह कई अन्य अर्धचालकों की तुलना में उच्च तापमान और वर्तमान ताकत का सामना कर सकता है। ये भविष्य के इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए महत्वपूर्ण गुण हैं, विशेष रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग किए जाने वाले घटकों के लिए।
गैलियम नाइट्राइड वाष्प को सिलिकॉन कार्बाइड के वेफर पर संघनित होने दिया जाता है, जिससे एक पतली कोटिंग बनती है। वह विधि जिसमें एक क्रिस्टलीय पदार्थ को दूसरे के सब्सट्रेट पर उगाया जाता है उसे "एपिटैक्सी" कहा जाता है। इस विधि का उपयोग अक्सर अर्धचालक उद्योग में किया जाता है क्योंकि यह क्रिस्टल संरचना और नैनोमीटर फिल्म की रासायनिक संरचना दोनों को निर्धारित करने में काफी स्वतंत्रता प्रदान करता है।
गैलियम नाइट्राइड, GaN और सिलिकॉन कार्बाइड, SiC (दोनों मजबूत विद्युत क्षेत्रों का सामना कर सकते हैं) का संयोजन यह सुनिश्चित करता है कि सर्किट उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जिनमें उच्च शक्तियों की आवश्यकता होती है।
हालाँकि, दो क्रिस्टलीय सामग्रियों, गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड के बीच की सतह पर फिट खराब है। परमाणु एक-दूसरे से बेमेल हो जाते हैं, जिससे ट्रांजिस्टर विफल हो जाता है। इसे अनुसंधान द्वारा संबोधित किया गया है, जिसके बाद एक वाणिज्यिक समाधान सामने आया, जिसमें दो परतों के बीच एल्यूमीनियम नाइट्राइड की एक और भी पतली परत रखी गई थी।
SweGaN के इंजीनियरों ने संयोग से देखा कि उनके ट्रांजिस्टर उनकी अपेक्षा से कहीं अधिक उच्च क्षेत्र की ताकत का सामना कर सकते हैं, और वे शुरू में समझ नहीं पाए कि ऐसा क्यों है। इसका उत्तर परमाणु स्तर पर पाया जा सकता है - घटकों के अंदर कुछ महत्वपूर्ण मध्यवर्ती सतहों में।
LiU के लार्स हल्टमैन और जून लू के नेतृत्व में LiU और SweGaN के शोधकर्ताओं ने एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स में घटना की व्याख्या प्रस्तुत की है, और उच्च वोल्टेज का सामना करने की और भी अधिक क्षमता वाले ट्रांजिस्टर बनाने की एक विधि का वर्णन किया है।
वैज्ञानिकों ने पहले से अज्ञात एपिटैक्सियल विकास तंत्र की खोज की है जिसे उन्होंने "ट्रांसमॉर्फिक एपिटैक्सियल ग्रोथ" नाम दिया है। यह विभिन्न परतों के बीच तनाव को धीरे-धीरे परमाणुओं की कुछ परतों में अवशोषित करने का कारण बनता है। इसका मतलब यह है कि वे सिलिकॉन कार्बाइड पर दो परतों, गैलियम नाइट्राइड और एल्युमीनियम नाइट्राइड को विकसित कर सकते हैं ताकि परमाणु स्तर पर नियंत्रित किया जा सके कि सामग्री में परतें एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं। प्रयोगशाला में उन्होंने दिखाया है कि सामग्री 1800 वी तक के उच्च वोल्टेज का सामना करती है। यदि इस तरह के वोल्टेज को क्लासिक सिलिकॉन-आधारित घटक पर रखा जाता है, तो चिंगारियां उड़ने लगेंगी और ट्रांजिस्टर नष्ट हो जाएगा।
“हम SweGaN को बधाई देते हैं क्योंकि उन्होंने इस आविष्कार का विपणन शुरू कर दिया है। यह समाज में कुशल सहयोग और अनुसंधान परिणामों के उपयोग को दर्शाता है। लार्स हल्टमैन कहते हैं, "हमारे पिछले सहयोगियों के साथ हमारे घनिष्ठ संपर्क के कारण, जो अब कंपनी के लिए काम कर रहे हैं, हमारे शोध का अकादमिक जगत के बाहर भी तेजी से प्रभाव पड़ता है।"
लिंकोपिंग विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। मोनिका वेस्टमैन स्वेनसेलियस द्वारा लिखित मूल। नोट: सामग्री को शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।
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पोस्ट समय: मई-11-2020