2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
जापानी वैज्ञानिकों ने एक सब्सट्रेट पर एक समाधान खींचकर एक कार्बनिक अर्धचालक से पतली फिल्म ट्रांजिस्टर बनाने की तकनीक में महारत हासिल की है। एक आयताकार चलती ब्लेड सब्सट्रेट पर समाधान वितरित करती है, लियोफोबिक और लियोफिलिक सामग्री के संयोजन से सब्सट्रेट का डिज़ाइन समाधान को फैलाने की अनुमति नहीं देता है, और अणुओं का स्व-संगठन फिल्म संरचना की एकरूपता सुनिश्चित करता है। यह लेख साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित हुआ था।
अकार्बनिक अर्धचालकों पर आधारित पतली फिल्म ट्रांजिस्टर आधुनिक गैजेट्स में एलईडी डिस्प्ले के नियंत्रण तत्व के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, लेकिन कार्बनिक अर्धचालकों को धीरे-धीरे अकार्बनिक अर्धचालकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है। कार्बनिक संरचनाओं के कई फायदे हैं, उदाहरण के लिए, वे आसानी से बड़े क्षेत्र की फिल्में विकसित कर सकते हैं। कार्बनिक अर्धचालकों की निर्माण प्रक्रिया तकनीकी रूप से सरल है, इसलिए बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए संभावित रूप से कम लागत।
ट्रांजिस्टर की प्रमुख विशेषता सबथ्रेशोल्ड स्विंग है। यह ट्रांजिस्टर की स्विचिंग गति और बिजली की खपत के साथ-साथ ट्रांजिस्टर की कम वोल्टेज पर काम करने की क्षमता को निर्धारित करता है। सबथ्रेशोल्ड स्विंग जितना छोटा होगा, ट्रांजिस्टर उतनी ही तेजी से काम करेगा। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि कार्बनिक अर्धचालक यहां फिर से अकार्बनिक अर्धचालकों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं और कम ऑपरेटिंग वोल्टेज पर तेज स्विचिंग का उत्पादन करते हैं। उत्पादन के दौरान जैविक परतों की मुख्य आवश्यकता संरचना की एकरूपता है। चूंकि डिवाइस में ऐसी कई परतें हैं, इसलिए इन परतों के बीच इंटरफेस में होने वाली दोषों की संभावना को कम करना महत्वपूर्ण है ताकि भविष्य के स्मार्टफोन का प्रदर्शन कुछ वर्षों में खराब न हो। सही सामग्री, डिजाइन और निर्माण विधि चुनकर इन समस्याओं से बचा जा सकता है।
Gyo Kitahara और टोक्यो विश्वविद्यालय और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड साइंस एंड टेक्नोलॉजी के सहयोगियों ने एक नियंत्रित मेनिस्कस की तकनीक को लागू किया - दो मीडिया के बीच इंटरफेस में तरल की एक सतह परत। अर्धचालक समाधान सब्सट्रेट और ब्लेड के बीच सब्सट्रेट के लिए एक खड़ी कोण पर खिलाया जाता है और शाब्दिक रूप से ब्लेड या सब्सट्रेट की रैखिक गति से स्मियर किया जाता है। तरल की दिशात्मक गति और सतह तनाव बलों के कारण एक सजातीय संरचना का निर्माण होता है।
निक्षेपण तकनीक अपने आप में नई नहीं है, लेकिन वैज्ञानिकों ने भविष्य के ट्रांजिस्टर के आधार के रूप में एक लियोफोबिक पॉलीमर साइटोप से बना एक सब्सट्रेट लिया, जो आणविक स्तर पर तरल पदार्थों के साथ कमजोर रूप से बातचीत करता है। साइटोप एक आशाजनक ढांकता हुआ कार्बनिक बहुलक है। लियोफोबिसिटी दो सामग्रियों के बीच एक अलग इंटरफ़ेस प्रदान करती है, जिसका ट्रांजिस्टर के स्विचिंग गुणों और इसकी स्थायित्व पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। ऐसे सब्सट्रेट पर कार्बनिक अर्धचालक के समाधान को लागू करना आसान नहीं है - अणुओं के पास चिपकने के लिए कुछ भी नहीं है, फिल्म नहीं टिकेगी। शोधकर्ताओं ने ट्रांजिस्टर डिजाइन में यू-आकार की लियोफिलिक धातु प्लेट को शामिल किया, इस प्रकार कार्बनिक कोटिंग के लिए सीमा को परिभाषित किया। कार्बनिक अर्धचालक फिल्म लियोफिलिक सीमा से जुड़ी होती है, और फिर, एक साबुन फिल्म की तरह, धातु के फ्रेम के दूसरी तरफ लियोफोबिक सब्सट्रेट पर फैली हुई है।
एक सोने की धातु के फ्रेम के साथ एक ढांकता हुआ लियोफोबिक बहुलक पर एक कार्बनिक अर्धचालक फिल्म के जमाव की प्रक्रिया का आरेख
तकनीक कार्बनिक समाधान को धातु के फ्रेम का सफलतापूर्वक पालन करने की अनुमति देती है, इसके भीतर एक अत्यंत पतली (5, 2 नैनोमीटर) सिंगल-क्रिस्टल कोटिंग बनाती है।वैज्ञानिकों ने 56 मुद्रित ट्रांजिस्टर के बीच प्रति दशक औसतन 67 मिलीवोल्ट हासिल किया, जिसमें सबसे कम 63 मिलीवोल्ट प्रति दशक था।
स्थानांतरण विशेषताओं ग्राफ़ (बाएं) में सन्निकटन द्वारा न्यूनतम सबथ्रेशोल्ड स्विंग का मान और कई ट्रांजिस्टर (दाएं) के नमूने के लिए सबथ्रेशोल्ड स्विंग का औसत मान
वैज्ञानिकों द्वारा प्रस्तावित तकनीक कार्बनिक पदार्थों के लाभों को प्रकट करने में मदद करती है और उनके आधार पर ट्रांजिस्टर के उत्पादन की सुविधा प्रदान करती है। उनका अध्ययन हमें कार्बनिक अर्धचालकों के व्यापक परिचय के करीब एक कदम आगे लाता है - अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास में एक नया चरण। जैविक सामग्री का उपयोग केवल गैजेट्स में ही नहीं किया जाता है। पिछले साल, भौतिकविदों ने यह पता लगाया कि OLED लेजर को कैसे लागू किया जाए।
