سیمی کنڈکٹرز کی تہوں کو چند نینو میٹر کے برابر پتلی کرنے کا ایک نیا طریقہ جس کے نتیجے میں نہ صرف ایک سائنسی دریافت ہوئی ہے بلکہ ہائی پاور الیکٹرانک آلات کے لیے ایک نئی قسم کا ٹرانزسٹر بھی سامنے آیا ہے۔ اپلائیڈ فزکس لیٹرز میں شائع ہونے والے اس نتیجے نے بڑی دلچسپی پیدا کی ہے۔
یہ کامیابی Linköping یونیورسٹی اور SweGaN کے سائنس دانوں کے درمیان قریبی تعاون کا نتیجہ ہے، جو LiU میں میٹریل سائنس ریسرچ کی ایک اسپن آف کمپنی ہے۔ کمپنی گیلیم نائٹرائڈ سے تیار کردہ الیکٹرانک اجزاء تیار کرتی ہے۔
Gallium nitride, GaN، ایک سیمی کنڈکٹر ہے جو موثر روشنی خارج کرنے والے ڈایڈس کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، یہ دیگر ایپلی کیشنز، جیسے ٹرانزسٹرز میں بھی کارآمد ثابت ہو سکتا ہے، کیونکہ یہ بہت سے دوسرے سیمی کنڈکٹرز کے مقابلے زیادہ درجہ حرارت اور موجودہ طاقت کو برداشت کر سکتا ہے۔ یہ مستقبل کے الیکٹرانک پرزوں کے لیے اہم خصوصیات ہیں، کم از کم الیکٹرک گاڑیوں میں استعمال ہونے والوں کے لیے نہیں۔
گیلیم نائٹرائڈ بخارات کو سلکان کاربائیڈ کے ویفر پر گاڑھا ہونے کی اجازت ہے، جس سے ایک پتلی کوٹنگ بنتی ہے۔ وہ طریقہ جس میں ایک کرسٹل مواد دوسرے کے ذیلی حصے پر اگایا جاتا ہے اسے "epitaxy" کہا جاتا ہے۔ یہ طریقہ اکثر سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں استعمال ہوتا ہے کیونکہ یہ کرسٹل کی ساخت اور نینو میٹر فلم کی کیمیائی ساخت دونوں کا تعین کرنے میں بڑی آزادی فراہم کرتا ہے۔
گیلیم نائٹرائڈ، GaN، اور سلکان کاربائیڈ، SiC (جو دونوں مضبوط برقی میدانوں کو برداشت کر سکتے ہیں) کا مجموعہ اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ سرکٹس ان ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں جن میں اعلیٰ طاقتوں کی ضرورت ہوتی ہے۔
دو کرسٹل لائن مواد، گیلیم نائٹرائڈ اور سلکان کاربائیڈ کے درمیان سطح پر فٹ، تاہم، ناقص ہے۔ ایٹم ایک دوسرے سے مماثل نہیں ہوتے ہیں، جو ٹرانزسٹر کی ناکامی کا باعث بنتے ہیں۔ اس کو تحقیق کے ذریعے حل کیا گیا ہے، جس کے نتیجے میں تجارتی حل نکلا، جس میں دو تہوں کے درمیان ایلومینیم نائٹرائڈ کی اس سے بھی زیادہ پتلی پرت رکھی گئی۔
SweGaN کے انجینئروں نے اتفاق سے دیکھا کہ ان کے ٹرانجسٹرز ان کی توقع سے کہیں زیادہ فیلڈ طاقتوں کا مقابلہ کر سکتے ہیں، اور وہ ابتدائی طور پر اس کی وجہ نہیں سمجھ سکے۔ جواب جوہری سطح پر پایا جا سکتا ہے - اجزاء کے اندر چند اہم درمیانی سطحوں میں۔
LiU اور SweGaN کے محققین، جس کی قیادت LiU کے لارس ہلٹ مین اور جون لو کر رہے ہیں، اپلائیڈ فزکس لیٹرز میں اس رجحان کی وضاحت پیش کرتے ہیں، اور ہائی وولٹیجز کو برداشت کرنے کی اس سے بھی زیادہ صلاحیت کے ساتھ ٹرانجسٹر بنانے کا طریقہ بیان کرتے ہیں۔
سائنسدانوں نے پہلے سے نامعلوم ایپیٹیکسیل گروتھ میکانزم کو دریافت کیا ہے جسے انہوں نے "ٹرانسمورفک ایپیٹیکسیل گروتھ" کا نام دیا ہے۔ اس کی وجہ سے مختلف تہوں کے درمیان تناؤ آہستہ آہستہ ایٹموں کی چند تہوں میں جذب ہو جاتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ وہ دو تہوں، گیلیم نائٹرائڈ اور ایلومینیم نائٹرائڈ کو سلکان کاربائیڈ پر اس انداز میں بڑھا سکتے ہیں تاکہ جوہری سطح پر یہ کنٹرول کیا جا سکے کہ پرتیں مواد میں ایک دوسرے سے کس طرح جڑی ہوئی ہیں۔ لیبارٹری میں انہوں نے دکھایا ہے کہ مواد 1800 V تک ہائی وولٹیج کا مقابلہ کرتا ہے۔ اگر اس طرح کے وولٹیج کو کسی کلاسک سلیکون پر مبنی جزو پر رکھا جائے تو چنگاریاں اڑنے لگیں گی اور ٹرانزسٹر تباہ ہو جائے گا۔
"ہم SweGaN کو مبارکباد دیتے ہیں کیونکہ وہ ایجاد کی مارکیٹنگ شروع کر رہے ہیں۔ یہ معاشرے میں موثر تعاون اور تحقیقی نتائج کے استعمال کو ظاہر کرتا ہے۔ ہمارے سابقہ ساتھیوں کے ساتھ قریبی رابطے کی وجہ سے جو اب کمپنی کے لیے کام کر رہے ہیں، ہماری تحقیق کا تیزی سے تعلیمی دنیا سے باہر بھی اثر پڑتا ہے،" لارس ہلٹ مین کہتے ہیں۔
لنکوپنگ یونیورسٹی کے ذریعہ فراہم کردہ مواد۔ اصل مونیکا ویسٹ مین سوینسیلیئس نے لکھا ہے۔ نوٹ: سٹائل اور لمبائی کے لیے مواد میں ترمیم کی جا سکتی ہے۔
سائنس ڈیلی کے مفت ای میل نیوز لیٹرز کے ساتھ سائنس کی تازہ ترین خبریں حاصل کریں، جو روزانہ اور ہفتہ وار اپ ڈیٹ ہوتے ہیں۔ یا اپنے RSS ریڈر میں فی گھنٹہ اپ ڈیٹ شدہ نیوز فیڈ دیکھیں:
ہمیں بتائیں کہ آپ ScienceDaily کے بارے میں کیا سوچتے ہیں - ہم مثبت اور منفی دونوں تبصروں کا خیرمقدم کرتے ہیں۔ سائٹ کا استعمال کرتے ہوئے کوئی مسئلہ ہے؟ سوالات؟
پوسٹ ٹائم: مئی 11-2020