آئینہ، آئینہ، ان سب میں سب سے زیادہ موثر سیمی کنڈکٹر کون ہے؟

09 اگست 2023 (نانورک نیوز) 2D سیمی کنڈکٹر مواد کی اگلی نسل کو وہ چیز پسند نہیں ہے جو وہ آئینے میں دیکھتی ہے۔ جوہری طور پر پتلی الیکٹرانکس کے لیے سیمی کنڈکٹنگ میٹریل کی سنگل لیئر نینو شیٹس بنانے کے لیے موجودہ ترکیب سازی کے طریقے ایک عجیب "آئینہ جڑواں" نقص پیدا کرتے ہیں جب مواد کو سنگل کرسٹل سبسٹریٹس جیسے نیلم پر جمع کیا جاتا ہے۔ ترکیب شدہ نانوشیٹ میں اناج کی حدود ہوتی ہیں جو ایک آئینے کے طور پر کام کرتی ہیں، جس میں ہر طرف ایٹموں کی ترتیب ایک دوسرے کے مخالف عکاسی میں منظم ہوتی ہے۔ پین اسٹیٹ کے دو جہتی کرسٹل کنسورشیم-مٹیریلز انوویشن پلیٹ فارم (2DCC-MIP) اور ان کے ساتھیوں کے محققین کے مطابق، یہ ایک مسئلہ ہے۔ الیکٹران باؤنڈری سے ٹکرانے پر بکھر جاتے ہیں، جس سے ٹرانزسٹر جیسے آلات کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ یہ ایک رکاوٹ ہے، محققین نے کہا، ایپلی کیشنز کے لیے اگلی نسل کے الیکٹرانکس کی ترقی کے لیے چیزوں کے انٹرنیٹ اور مصنوعی ذہانت. لیکن اب، تحقیقی ٹیم نے اس خرابی کو دور کرنے کا حل نکال لیا ہے۔ پین اسٹیٹ کے زیرقیادت محققین کی ایک ٹیم نے پایا ہے کہ نیلم کے ذیلی ذخائر پر جوہری پیمانے کے اقدامات سیمی کنڈکٹر فیبریکیشن کے دوران 2D مواد کی کرسٹل سیدھ کو قابل بناتے ہیں۔ ترکیب کے دوران ان مواد کی ہیرا پھیری سے نقائص کم ہو سکتے ہیں اور الیکٹرانک ڈیوائس کی کارکردگی بہتر ہو سکتی ہے۔ (تصویر: جینیفر میک کین، پین اسٹیٹ) انہوں نے اپنا کام شائع کیا۔ فطرت نانو ("WSe میں نیوکلیشن اور ڈومین اورینٹیشن کنٹرول کے لیے سٹیپ انجینئرنگ2 سی جہاز نیلم پر ایپیٹیکسی"). 2DCC-MIP کے ڈائریکٹر لیڈ مصنف جان ریڈونگ کے مطابق، یہ مطالعہ دوسرے محققین کو آئینے کے جڑواں نقائص کو کم کرنے کے قابل بنا کر سیمی کنڈکٹر ریسرچ پر نمایاں اثر ڈال سکتا ہے، خاص طور پر چونکہ اس فیلڈ نے توجہ اور فنڈنگ ​​میں اضافہ کیا ہے CHIPS اور سائنس ایکٹ سے جو آخری منظور شدہ ہے۔ سال قانون سازی کی اجازت نے سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی کی پیداوار اور ترقی کے لیے امریکہ کی کوششوں کو فروغ دینے کے لیے فنڈنگ ​​اور دیگر وسائل میں اضافہ کیا۔ ریڈونگ کے مطابق، ٹونگسٹن ڈیسلینائیڈ کی ایک پرت کی شیٹ - صرف تین ایٹموں کی موٹی - ایک انتہائی موثر، جوہری طور پر پتلا سیمی کنڈکٹر بنائے گی تاکہ برقی کرنٹ کے بہاؤ کو کنٹرول اور ہیرا پھیری کر سکے۔ نانو شیٹ بنانے کے لیے، محققین دھاتی نامیاتی کیمیائی بخارات جمع کرنے (MOCVD) کا استعمال کرتے ہیں، جو ایک سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی ہے جو انتہائی پتلی، واحد کرسٹل تہوں کو سبسٹریٹ پر جمع کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے، اس صورت میں نیلم ویفر۔ ریڈونگ نے کہا کہ جب کہ MOCVD دوسرے مواد کی ترکیب میں استعمال ہوتا ہے، 2DCC-MIP محققین نے 2D سیمی کنڈکٹرز جیسے ٹنگسٹن ڈسلینائیڈ کی ترکیب کے لیے اس کے استعمال کا آغاز کیا۔ Tungsten diselenide کا تعلق مواد کی ایک کلاس سے ہے جسے ٹرانزیشن میٹل dichalcogenides کہا جاتا ہے جو تین ایٹموں کی موٹی ہوتی ہے، غیر دھاتی سیلینائیڈ ایٹموں کے درمیان ٹنگسٹن دھات سینڈویچ کے ساتھ، جو جدید الیکٹرانکس کے لیے مطلوبہ سیمی کنڈکٹنگ خصوصیات کو ظاہر کرتی ہے۔ ریڈونگ نے کہا، "اعلی درجے کے کرسٹل کمال کے ساتھ سنگل لیئر شیٹس کو حاصل کرنے کے لیے، ہم نے نیلم ویفرز کو بطور ٹیمپلیٹ استعمال کیا تاکہ ٹنگسٹن ڈسیلینائیڈ کرسٹل کو سیدھ میں لایا جا سکے کیونکہ وہ ویفر کی سطح پر MOCVD کے ذریعے جمع کرتے ہیں،" ریڈونگ نے کہا، جو مواد کے ایک ممتاز پروفیسر بھی ہیں۔ پین اسٹیٹ میں سائنس اور انجینئرنگ اور الیکٹریکل انجینئرنگ۔ "تاہم، ٹنگسٹن ڈسلینائیڈ کرسٹل نیلم کے سبسٹریٹ پر مخالف سمتوں میں سیدھ میں آ سکتے ہیں۔ جیسا کہ مخالف سمت والے کرسٹل سائز میں بڑے ہوتے جاتے ہیں، وہ بالآخر نیلم کی سطح پر ایک دوسرے سے مل کر آئینہ کی جڑواں حد بناتے ہیں۔" اس مسئلے کو حل کرنے اور زیادہ تر ٹنگسٹن ڈسلینائیڈ کرسٹل کو نیلم کرسٹل کے ساتھ سیدھ میں لانے کے لیے، محققین نے نیلم کی سطح پر "قدموں" کا فائدہ اٹھایا۔ نیلم سنگل کرسٹل جو ویفر بناتا ہے طبیعیات کے لحاظ سے انتہائی کامل ہے۔ تاہم، یہ ایٹمی سطح پر بالکل فلیٹ نہیں ہے۔ سطح پر ایسے قدم ہیں جو ہر قدم کے درمیان چپٹے علاقوں کے ساتھ محض ایک ایٹم یا دو لمبے ہیں۔ یہاں، ریڈونگ نے کہا، محققین کو آئینے کی خرابی کا مشتبہ ذریعہ ملا۔ نیلم کرسٹل کی سطح پر وہ قدم ہے جہاں ٹنگسٹن ڈسیلینائیڈ کرسٹل منسلک ہوتے ہیں، لیکن ہمیشہ نہیں۔ کرسٹل سیدھ جب قدموں سے منسلک ہوتی ہے تو تمام ایک سمت میں ہوتی ہے۔ ریڈونگ نے کہا، "اگر کرسٹل سب کو ایک ہی سمت میں منسلک کیا جا سکتا ہے، تو پرت میں آئینے کے جڑواں نقائص کو کم یا ختم کیا جائے گا،" ریڈونگ نے کہا۔ محققین نے پایا کہ MOCVD عمل کے حالات کو کنٹرول کرتے ہوئے، زیادہ تر کرسٹل کو سیڑھیوں پر نیلم سے جوڑنے کے لیے بنایا جا سکتا ہے۔ اور تجربات کے دوران، انہوں نے ایک بونس دریافت کیا: اگر کرسٹل قدم کے اوپری حصے میں منسلک ہوتے ہیں، تو وہ ایک کرسٹل گرافک سمت میں سیدھ میں ہوتے ہیں۔ اگر وہ نیچے سے منسلک ہوتے ہیں، تو وہ مخالف سمت میں سیدھ میں آتے ہیں۔ "ہم نے پایا کہ کرسٹل کی اکثریت کو قدموں کے اوپر یا نیچے والے کنارے پر جوڑنے کے لیے حاصل کرنا ممکن تھا،" ریڈونگ نے، پوسٹ ڈاکٹریٹ اسکالر، ہاویو ژو، اور تنوشری چوہدری، اسسٹنٹ ریسرچ پروفیسر کے تجرباتی کام کا سہرا دیتے ہوئے کہا۔ ، 2DCC-MIP میں۔ "یہ تہوں میں آئینے کی جڑواں حدود کی تعداد کو نمایاں طور پر کم کرنے کا ایک طریقہ فراہم کرے گا۔" ممتاز یونیورسٹی کے پروفیسر ایڈری وین ڈوئن کے زیرِ سرپرستی پوسٹ ڈاکٹریٹ اسکالر نادر نیئر نے 2DCC-MIP تھیوری/Simulation facility میں محققین کی قیادت کی تاکہ نیلم کی سطح کے جوہری ڈھانچے کا ایک نظریاتی ماڈل تیار کیا جا سکے تاکہ یہ سمجھا جا سکے کہ ٹنگسٹن ڈسیلینائیڈ اوپر یا نیچے سے کیوں منسلک ہے۔ قدموں کے کنارے. انہوں نے یہ نظریہ پیش کیا کہ اگر نیلم کی سطح سیلینیم کے ایٹموں سے ڈھکی ہوئی تھی، تو وہ سیڑھیوں کے نیچے کے کنارے سے منسلک ہو جائیں گے۔ اگر نیلم صرف جزوی طور پر ڈھکا ہوا ہے تاکہ قدم کے نچلے کنارے میں سیلینیم ایٹم کی کمی ہو، تو کرسٹل اوپر سے جڑے ہوئے ہیں۔ اس نظریہ کی تصدیق کے لیے، Penn State 2DCC-MIP کے محققین نے مغربی مشی گن یونیورسٹی میں الیکٹریکل اور کمپیوٹر انجینئرنگ کے پروفیسر سٹیون ڈربن کے ریسرچ گروپ میں گریجویٹ طالب علم کرسٹل یارک کے ساتھ کام کیا۔ اس نے 2DCC-MIP ریذیڈنٹ اسکالر وزیٹر پروگرام کے حصے کے طور پر مطالعہ میں تعاون کیا۔ یارک نے اپنے ڈاکٹریٹ کے مقالے کی تحقیق کے لیے 2DCC-MIP سہولیات کا استعمال کرتے ہوئے MOCVD کے ذریعے ٹنگسٹن ڈسیلینائیڈ پتلی فلموں کو اگانے کا طریقہ سیکھا۔ اس کے تجربات نے اس بات کی تصدیق کرنے میں مدد کی کہ یہ طریقہ کارگر ہے۔ ریڈونگ نے کہا کہ "ان تجربات کو انجام دینے کے دوران، کرسٹل نے مشاہدہ کیا کہ نیلم پر ٹنگسٹن ڈسلینائیڈ ڈومینز کی سمت اس وقت تبدیل ہو جاتی ہے جب اس نے MOCVD ری ایکٹر میں دباؤ کو مختلف کیا۔" "اس تجرباتی مشاہدے نے اس نظریاتی ماڈل کی تصدیق فراہم کی جو نیلم ویفر پر قدموں پر ٹنگسٹن ڈیسلینائیڈ کرسٹل کے منسلک مقام کی وضاحت کے لیے تیار کیا گیا تھا۔" اس ناول MOCVD عمل کا استعمال کرتے ہوئے تیار کردہ نیلم پر Wafer-scale tungsten diselenide نمونے 2DCC-MIP صارف پروگرام کے ذریعے Penn State سے باہر کے محققین کے لیے دستیاب ہیں۔ ریڈونگ نے کہا کہ "مصنوعی ذہانت اور انٹرنیٹ آف تھنگز جیسی ایپلی کیشنز کو کارکردگی میں مزید بہتری کے ساتھ ساتھ الیکٹرانکس کی توانائی کی کھپت کو کم کرنے کے طریقوں کی ضرورت ہوگی۔"

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63482.php