दर्पण, दर्पण, इन सभी में सबसे कुशल अर्धचालक कौन है?

अगस्त 09, 2023 (नानावरक न्यूज़) 2डी सेमीकंडक्टर सामग्रियों की अगली पीढ़ी को वह पसंद नहीं है जो वह दर्पण में देखती है। परमाणु रूप से पतले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अर्धचालक सामग्री की एकल-परत नैनोशीट बनाने के लिए वर्तमान संश्लेषण दृष्टिकोण एक अजीब "मिरर ट्विन" दोष विकसित करते हैं जब सामग्री नीलमणि जैसे एकल-क्रिस्टल सब्सट्रेट्स पर जमा होती है। संश्लेषित नैनोशीट में अनाज की सीमाएँ होती हैं जो एक दर्पण के रूप में कार्य करती हैं, जिसमें प्रत्येक पक्ष पर परमाणुओं की व्यवस्था एक दूसरे के प्रति परावर्तित विरोध में व्यवस्थित होती है। पेन स्टेट के टू-डायमेंशनल क्रिस्टल कंसोर्टियम-मटेरियल्स इनोवेशन प्लेटफॉर्म (2DCC-MIP) और उनके सहयोगियों के शोधकर्ताओं के अनुसार, यह एक समस्या है। सीमा से टकराने पर इलेक्ट्रॉन बिखर जाते हैं, जिससे ट्रांजिस्टर जैसे उपकरणों का प्रदर्शन कम हो जाता है। शोधकर्ताओं ने कहा, जैसे अनुप्रयोगों के लिए अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रगति के लिए यह एक बाधा है चीजों की इंटरनेट और कृत्रिम बुद्धिमत्ता. लेकिन अब, शोध दल इस दोष को ठीक करने के लिए एक समाधान लेकर आया है। पेन स्टेट के नेतृत्व वाले शोधकर्ताओं की एक टीम ने पाया है कि नीलमणि सब्सट्रेट्स पर परमाणु-पैमाने के कदम अर्धचालक निर्माण के दौरान 2 डी सामग्रियों के क्रिस्टल संरेखण को सक्षम करते हैं। संश्लेषण के दौरान इन सामग्रियों के हेरफेर से दोष कम हो सकते हैं और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के प्रदर्शन में सुधार हो सकता है। (छवि: जेनिफर मैककैन, पेन स्टेट) उन्होंने अपना काम प्रकाशित किया प्रकृति नैनो प्रौद्योगिकी (“डब्ल्यूएसई में न्यूक्लिएशन और डोमेन ओरिएंटेशन नियंत्रण के लिए स्टेप इंजीनियरिंग2 सी-प्लेन नीलमणि पर एपिटेक्सी"). 2DCC-MIP के निदेशक, प्रमुख लेखक जोन रेडविंग के अनुसार, यह अध्ययन अन्य शोधकर्ताओं को मिरर ट्विन दोषों को कम करने में सक्षम करके अर्धचालक अनुसंधान पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है, विशेष रूप से इस क्षेत्र ने पिछले दिनों स्वीकृत CHIPS और विज्ञान अधिनियम से ध्यान और धन बढ़ाया है। वर्ष। कानून के प्राधिकरण ने सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी के उत्पादन और विकास के लिए अमेरिका के प्रयासों को बढ़ावा देने के लिए धन और अन्य संसाधनों में वृद्धि की। रेडविंग के अनुसार, टंगस्टन डिसेलेनाइड की एक एकल-परत शीट - केवल तीन परमाणु मोटी - विद्युत प्रवाह प्रवाह को नियंत्रित और हेरफेर करने के लिए एक अत्यधिक प्रभावी, परमाणु रूप से पतला अर्धचालक बनाएगी। नैनोशीट बनाने के लिए, शोधकर्ता धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (एमओसीवीडी) का उपयोग करते हैं, जो एक अर्धचालक विनिर्माण तकनीक है जिसका उपयोग सब्सट्रेट पर अल्ट्रा-पतली, एकल-क्रिस्टल परतों को जमा करने के लिए किया जाता है, इस मामले में एक नीलमणि वेफर होता है। जबकि MOCVD का उपयोग अन्य सामग्रियों के संश्लेषण में किया जाता है, 2DCC-MIP शोधकर्ताओं ने टंगस्टन डिसेलेनाइड जैसे 2D अर्धचालकों के संश्लेषण के लिए इसके उपयोग का बीड़ा उठाया है, रेडविंग ने कहा। टंगस्टन डिसेलेनाइड, ट्रांज़िशन मेटल डाइक्लोजेनाइड्स नामक सामग्रियों के एक वर्ग से संबंधित है, जो तीन-परमाणु मोटे होते हैं, टंगस्टन धातु गैर-धातु सेलेनाइड परमाणुओं के बीच सैंडविच होती है, जो उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए वांछनीय अर्धचालक गुणों को प्रकट करती है। रेडविंग, जो सामग्रियों के एक प्रतिष्ठित प्रोफेसर भी हैं, ने कहा, "उच्च स्तर की क्रिस्टलीय पूर्णता के साथ सिंगल-लेयर शीट प्राप्त करने के लिए, हमने टंगस्टन डिसेलेनाइड क्रिस्टल को संरेखित करने के लिए एक टेम्पलेट के रूप में नीलमणि वेफर्स का उपयोग किया, क्योंकि वे एमओसीवीडी द्वारा वेफर सतह पर जमा होते हैं।" पेन स्टेट में विज्ञान और इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग। “हालांकि, टंगस्टन डिसेलेनाइड क्रिस्टल नीलमणि सब्सट्रेट पर विपरीत दिशाओं में संरेखित हो सकते हैं। जैसे-जैसे विपरीत दिशा वाले क्रिस्टल आकार में बड़े होते जाते हैं, वे अंततः नीलमणि की सतह पर एक-दूसरे से मिलकर दर्पण जुड़वां सीमा बनाते हैं। इस समस्या को हल करने और अधिकांश टंगस्टन डिसेलेनाइड क्रिस्टल को नीलमणि क्रिस्टल के साथ संरेखित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने नीलमणि सतह पर "कदमों" का लाभ उठाया। वेफ़र बनाने वाला नीलमणि एकल क्रिस्टल भौतिकी की दृष्टि से अत्यधिक उत्तम है; हालाँकि, यह परमाणु स्तर पर बिल्कुल सपाट नहीं है। सतह पर ऐसे चरण हैं जो मात्र एक या दो परमाणु ऊँचे हैं और प्रत्येक चरण के बीच समतल क्षेत्र हैं। यहां, रेडविंग ने कहा, शोधकर्ताओं को दर्पण दोष का संदिग्ध स्रोत मिला। नीलमणि क्रिस्टल सतह पर कदम वह जगह है जहां टंगस्टन डिसेलेनाइड क्रिस्टल संलग्न होते हैं, लेकिन हमेशा नहीं। जब सीढ़ियों से जोड़ा जाता है तो क्रिस्टल संरेखण सभी एक दिशा में होता है। "यदि सभी क्रिस्टल को एक ही दिशा में संरेखित किया जा सकता है, तो परत में दर्पण जुड़वां दोष कम हो जाएंगे या समाप्त भी हो जाएंगे," रेडविंग ने कहा। शोधकर्ताओं ने पाया कि एमओसीवीडी प्रक्रिया की स्थितियों को नियंत्रित करके, अधिकांश क्रिस्टल को चरणों में नीलमणि से जोड़ा जा सकता है। और प्रयोगों के दौरान, उन्होंने एक बोनस खोज की: यदि क्रिस्टल चरण के शीर्ष पर जुड़ते हैं, तो वे एक क्रिस्टलोग्राफिक दिशा में संरेखित होते हैं; यदि वे नीचे से जुड़ते हैं, तो वे विपरीत दिशा में संरेखित होते हैं। रेडविंग ने पोस्टडॉक्टरल विद्वान हाओयू झू और सहायक शोध प्रोफेसर तनुश्री चौधरी द्वारा किए गए प्रयोगात्मक कार्य का श्रेय देते हुए कहा, "हमने पाया कि अधिकांश क्रिस्टल को सीढ़ियों के ऊपरी या निचले किनारे पर जोड़ना संभव था।" , 2DCC-MIP में। "यह परतों में दर्पण जुड़वां सीमाओं की संख्या को महत्वपूर्ण रूप से कम करने का एक तरीका प्रदान करेगा।" प्रतिष्ठित विश्वविद्यालय के प्रोफेसर आद्री वैन डुइन द्वारा निर्देशित एक पोस्टडॉक्टरल विद्वान नादिर नायर ने 2DCC-एमआईपी थ्योरी/सिमुलेशन सुविधा में शोधकर्ताओं का नेतृत्व करते हुए नीलमणि सतह की परमाणु संरचना का एक सैद्धांतिक मॉडल विकसित किया ताकि यह समझाया जा सके कि टंगस्टन डिसेलेनाइड ऊपर या नीचे से क्यों जुड़ा हुआ है। चरणों का किनारा. उन्होंने सिद्धांत दिया कि यदि नीलमणि की सतह सेलेनियम परमाणुओं से ढकी हुई थी, तो वे चरणों के निचले किनारे से जुड़ जाएंगे; यदि नीलम केवल आंशिक रूप से ढका हुआ है ताकि चरण के निचले किनारे में सेलेनियम परमाणु की कमी हो, तो क्रिस्टल शीर्ष से जुड़े होते हैं। इस सिद्धांत की पुष्टि करने के लिए, पेन स्टेट 2DCC-MIP शोधकर्ताओं ने पश्चिमी मिशिगन विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के प्रोफेसर स्टीवन डर्बिन के शोध समूह में स्नातक छात्र क्रिस्टल यॉर्क के साथ काम किया। उन्होंने 2DCC-MIP रेजिडेंट स्कॉलर विजिटर प्रोग्राम के हिस्से के रूप में अध्ययन में योगदान दिया। यॉर्क ने अपने डॉक्टरेट थीसिस अनुसंधान के लिए 2DCC-MIP सुविधाओं का उपयोग करते हुए MOCVD के माध्यम से टंगस्टन डिसेलेनाइड पतली फिल्मों को विकसित करना सीखा। उनके प्रयोगों ने यह पुष्टि करने में मदद की कि विधि काम करती है। रेडविंग ने कहा, "इन प्रयोगों को अंजाम देते समय, क्रिस्टल ने देखा कि जब उसने एमओसीवीडी रिएक्टर में दबाव बदला तो नीलमणि पर टंगस्टन डिसेलेनाइड डोमेन की दिशा बदल गई।" "इस प्रयोगात्मक अवलोकन ने सैद्धांतिक मॉडल का सत्यापन प्रदान किया जो नीलमणि वेफर पर चरणों पर टंगस्टन डिसेलेनाइड क्रिस्टल के अनुलग्नक स्थान को समझाने के लिए विकसित किया गया था।" इस नवीन MOCVD प्रक्रिया का उपयोग करके उत्पादित नीलम पर वेफर-स्केल टंगस्टन डिसेलेनाइड नमूने 2DCC-MIP उपयोगकर्ता कार्यक्रम के माध्यम से पेन स्टेट के बाहर के शोधकर्ताओं के लिए उपलब्ध हैं। रेडविंग ने कहा, "कृत्रिम बुद्धिमत्ता और इंटरनेट ऑफ थिंग्स जैसे अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शन में और सुधार के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक्स की ऊर्जा खपत को कम करने के तरीकों की आवश्यकता होगी।"

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63482.php