अर्धसंवाहकांचे थर काही नॅनोमीटर इतके पातळ एकत्र बसवण्याच्या नवीन पद्धतीमुळे केवळ वैज्ञानिक शोधच नाही तर उच्च-शक्तीच्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी ट्रान्झिस्टरचा एक नवीन प्रकार देखील तयार झाला आहे. अप्लाइड फिजिक्स लेटर्समध्ये प्रकाशित झालेल्या या निकालाने प्रचंड उत्सुकता निर्माण केली आहे.
हे यश Linköping विद्यापीठातील शास्त्रज्ञ आणि LiU मधील मटेरियल सायन्स रिसर्चमधील स्पिन-ऑफ कंपनी SweGaN यांच्यातील घनिष्ठ सहकार्याचा परिणाम आहे. कंपनी गॅलियम नायट्राइडपासून तयार केलेले इलेक्ट्रॉनिक घटक तयार करते.
गॅलियम नायट्राइड, GaN, कार्यक्षम प्रकाश-उत्सर्जक डायोडसाठी वापरला जाणारा अर्धसंवाहक आहे. तथापि, हे ट्रांझिस्टर सारख्या इतर अनुप्रयोगांमध्ये देखील उपयुक्त असू शकते, कारण ते इतर अनेक अर्धसंवाहकांपेक्षा उच्च तापमान आणि वर्तमान ताकद सहन करू शकते. हे भविष्यातील इलेक्ट्रॉनिक घटकांसाठी महत्त्वाचे गुणधर्म आहेत, किमान इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या घटकांसाठी नाही.
गॅलियम नायट्राइड वाफ सिलिकॉन कार्बाइडच्या वेफरवर घनीभूत होऊ दिली जाते, ज्यामुळे पातळ आवरण तयार होते. ज्या पद्धतीमध्ये एक स्फटिकासारखे पदार्थ दुसऱ्याच्या थरावर वाढतात त्याला “एपिटॅक्सी” असे म्हणतात. सेमीकंडक्टर उद्योगात ही पद्धत बऱ्याचदा वापरली जाते कारण ती क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि तयार झालेल्या नॅनोमीटर फिल्मची रासायनिक रचना या दोन्हीचे निर्धारण करण्यात मोठे स्वातंत्र्य प्रदान करते.
गॅलियम नायट्राइड, GaN, आणि सिलिकॉन कार्बाइड, SiC (दोन्ही मजबूत इलेक्ट्रिक फील्डचा सामना करू शकतात) यांचे संयोजन हे सुनिश्चित करते की सर्किट्स उच्च शक्तींची आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहेत.
गॅलियम नायट्राइड आणि सिलिकॉन कार्बाइड या दोन क्रिस्टलीय पदार्थांमधील पृष्ठभागावरील योग्यता मात्र खराब आहे. अणू एकमेकांशी जुळत नाहीत, ज्यामुळे ट्रान्झिस्टर अयशस्वी होते. याला संशोधनाद्वारे संबोधित केले गेले आहे, ज्यामुळे नंतर एक व्यावसायिक उपाय झाला, ज्यामध्ये दोन थरांमध्ये ॲल्युमिनियम नायट्राइडचा एक पातळ थर ठेवला गेला.
SweGaN मधील अभियंत्यांच्या योगायोगाने लक्षात आले की त्यांचे ट्रान्झिस्टर त्यांच्या अपेक्षेपेक्षा लक्षणीयरीत्या उच्च फील्ड सामर्थ्यांशी सामना करू शकतात आणि त्यांना सुरुवातीला का समजले नाही. उत्तर अणु स्तरावर सापडू शकते - घटकांच्या आतील काही गंभीर मध्यवर्ती पृष्ठभागांमध्ये.
LiU च्या Lars Hultman आणि Jun Lu यांच्या नेतृत्वाखाली LiU आणि SweGaN मधील संशोधकांनी अप्लाइड फिजिक्स लेटर्समध्ये या घटनेचे स्पष्टीकरण दिले आहे आणि उच्च व्होल्टेजचा सामना करण्याची क्षमता असलेल्या ट्रान्झिस्टरची निर्मिती करण्याच्या पद्धतीचे वर्णन केले आहे.
शास्त्रज्ञांनी पूर्वी अज्ञात एपिटॅक्सियल ग्रोथ मेकॅनिझम शोधून काढले आहे ज्याला त्यांनी "ट्रान्समॉर्फिक एपिटॅक्सियल ग्रोथ" असे नाव दिले आहे. यामुळे अणूंच्या दोन थरांमध्ये वेगवेगळ्या थरांमधील ताण हळूहळू शोषला जातो. याचा अर्थ असा की ते सिलिकॉन कार्बाइडवर गॅलियम नायट्राइड आणि ॲल्युमिनियम नायट्राइड या दोन स्तरांची वाढ करू शकतात जेणेकरून ते थर पदार्थात एकमेकांशी कसे संबंधित आहेत हे अणू स्तरावर नियंत्रित करता येईल. प्रयोगशाळेत त्यांनी दर्शविले आहे की सामग्री 1800 V पर्यंत उच्च व्होल्टेज सहन करते. जर असा व्होल्टेज क्लासिक सिलिकॉन-आधारित घटकावर ठेवला गेला तर ठिणग्या उडू लागतील आणि ट्रान्झिस्टर नष्ट होईल.
"आम्ही SweGaN चे अभिनंदन करतो कारण त्यांनी शोधाचे मार्केटिंग करायला सुरुवात केली. हे कार्यक्षम सहकार्य आणि समाजातील संशोधन परिणामांचा उपयोग दर्शविते. आमच्या पूर्वीच्या सहकाऱ्यांशी आमच्या जवळच्या संपर्कामुळे जे आता कंपनीसाठी काम करत आहेत, आमच्या संशोधनाचा झपाट्याने शैक्षणिक जगाबाहेरही प्रभाव पडतो,” लार्स हल्टमन म्हणतात.
लिंकोपिंग विद्यापीठाने दिलेली सामग्री. मोनिका वेस्टमन स्वेन्सेलियस यांनी लिहिलेले मूळ. टीप: शैली आणि लांबीसाठी सामग्री संपादित केली जाऊ शकते.
ScienceDaily च्या विनामूल्य ईमेल वृत्तपत्रांसह नवीनतम विज्ञान बातम्या मिळवा, दररोज आणि साप्ताहिक अद्यतनित करा. किंवा तुमच्या RSS रीडरमध्ये दर तासाला अपडेट केलेले न्यूजफीड पहा:
सायन्सडेलीबद्दल तुमचे काय मत आहे ते आम्हाला सांगा — आम्ही सकारात्मक आणि नकारात्मक अशा दोन्ही टिप्पण्यांचे स्वागत करतो. साइट वापरताना काही समस्या आहेत? प्रश्न?
पोस्ट वेळ: मे-11-2020