ഗ്രാഫൈറ്റും അർദ്ധചാലകവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം

ഗ്രാഫൈറ്റ് ഒരു അർദ്ധചാലകമാണെന്ന് പറയുന്നത് വളരെ കൃത്യമല്ല. ചില അതിർത്തി ഗവേഷണ മേഖലകളിൽ, കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, കാർബൺ മോളിക്യുലാർ സീവ് ഫിലിമുകൾ, ഡയമണ്ട് പോലെയുള്ള കാർബൺ ഫിലിമുകൾ (ചില വ്യവസ്ഥകളിൽ ചില പ്രധാന അർദ്ധചാലക ഗുണങ്ങളുള്ളവയാണ് ഇവയിൽ മിക്കതും)ഗ്രാഫൈറ്റ് വസ്തുക്കൾ, എന്നാൽ അവയുടെ മൈക്രോസ്ട്രക്ചർ സാധാരണ ലേയേർഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ഘടനയിൽ നിന്ന് വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്.

ഗ്രാഫൈറ്റിൽ, കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ ഏറ്റവും പുറം പാളിയിൽ നാല് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്, അവയിൽ മൂന്നെണ്ണം മറ്റ് കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോണുകളുമായി കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, അങ്ങനെ ഓരോ കാർബൺ ആറ്റത്തിനും മൂന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ബാക്കിയുള്ളവയെ π ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. . ഈ π ഇലക്ട്രോണുകൾ പാളികൾക്കിടയിലുള്ള സ്ഥലത്ത് ഏകദേശം സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങുന്നു, ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ ചാലകത പ്രധാനമായും ഈ π ഇലക്ട്രോണുകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. രാസ രീതികളിലൂടെ, ഗ്രാഫൈറ്റിലെ കാർബൺ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് പോലെയുള്ള സ്ഥിരതയുള്ള മൂലകമായി മാറിയതിനുശേഷം, ചാലകത ദുർബലമാകുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്താൽ, ഈ π ഇലക്ട്രോണുകൾ ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോണുകളുമായി കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടുകൾ ഉണ്ടാക്കും, അതിനാൽ അവയ്ക്ക് സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങാൻ കഴിയില്ല, കൂടാതെ ചാലകത വളരെ കുറയുകയും ചെയ്യും. ഇതാണ് ചാലക തത്വംഗ്രാഫൈറ്റ് കണ്ടക്ടർ.

അർദ്ധചാലക വ്യവസായം പ്രധാനമായും ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ, ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, സെപ്പറേറ്ററുകൾ, സെൻസറുകൾ എന്നിവ ചേർന്നതാണ്. പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് പകരം പുതിയ അർദ്ധചാലക സാമഗ്രികൾ വിപണിയിൽ അംഗീകാരം നേടുന്നതിന് നിരവധി നിയമങ്ങൾ പാലിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഇഫക്റ്റും ഹാൾ ഇഫക്റ്റും ഇന്നത്തെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട രണ്ട് നിയമങ്ങളാണ്. ഊഷ്മാവിൽ ഗ്രാഫീനിൻ്റെ ക്വാണ്ടം ഹാൾ പ്രഭാവം ശാസ്ത്രജ്ഞർ നിരീക്ഷിച്ചു, മാലിന്യങ്ങൾ നേരിട്ടതിന് ശേഷം ഗ്രാഫീൻ വീണ്ടും ചിതറിപ്പോകില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി, അതിന് സൂപ്പർ ചാലക ഗുണങ്ങളുണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഗ്രാഫീന് നഗ്നനേത്രങ്ങൾ കൊണ്ട് ഏതാണ്ട് സുതാര്യവും ഉയർന്ന സുതാര്യതയുമാണ്. ഗ്രാഫീനിന് മികച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അതിൻ്റെ കനം അനുസരിച്ച് മാറും. ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് മേഖലയിൽ ഇത് പ്രയോഗിക്കാൻ അനുയോജ്യമാണ്. ഗ്രാഫീനിന് നിരവധി മികച്ച ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഡിസ്പ്ലേ സ്ക്രീൻ, കപ്പാസിറ്റർ, സെൻസർ തുടങ്ങി നിരവധി മേഖലകളിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കും.