भारतीय वैज्ञानिकों ने सुपर-फ्लेक्सिबल कम्पोजिट सेमीकंडक्टर विकसित किया। यह किस लिए है
आईआईएससी के वैज्ञानिकों ने एक सुपर लचीली, मिश्रित अर्धचालक सामग्री विकसित की है (प्रतिनिधि)
बेंगलुरु:
भारतीय विज्ञान संस्थान (आईआईएससी) के वैज्ञानिकों ने एक सुपर लचीली, मिश्रित अर्धचालक सामग्री विकसित की है जिसका अगली पीढ़ी के लचीले या घुमावदार डिस्प्ले, फोल्डेबल फोन और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स में संभावित अनुप्रयोग हो सकता है।
पारंपरिक अर्धचालक उपकरण – जैसे ट्रांजिस्टर, अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के निर्माण खंड – प्रदर्शन उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं या तो अनाकार सिलिकॉन या अनाकार ऑक्साइड से बने होते हैं, जो दोनों बिल्कुल भी लचीले और तनाव सहनशील नहीं होते हैं। आईआईएससी ने कहा कि ऑक्साइड सेमीकंडक्टर्स में पॉलिमर जोड़ने से उनका लचीलापन बढ़ सकता है, लेकिन सेमीकंडक्टर के प्रदर्शन से समझौता किए बिना कितना जोड़ा जा सकता है इसकी एक सीमा है।
जर्नल ‘एडवांस्ड मैटेरियल्स टेक्नोलॉजीज’ में प्रकाशित वर्तमान अध्ययन में, प्रमुख संस्थान के मैटेरियल्स इंजीनियरिंग विभाग के शोधकर्ताओं ने एक मिश्रण बनाने का एक तरीका खोजा है जिसमें महत्वपूर्ण मात्रा में पॉलिमर – सामग्री के वजन का 40 प्रतिशत तक – का उपयोग किया जाता है। एक समाधान-प्रक्रिया तकनीक, विशेष रूप से इंकजेट प्रिंटिंग।
इसके विपरीत, पिछले अध्ययनों में केवल एक से दो प्रतिशत तक पॉलिमर जोड़ने की सूचना मिली है।
दिलचस्प बात यह है कि इस दृष्टिकोण ने ऑक्साइड सेमीकंडक्टर के अर्धचालक गुणों को पॉलिमर जोड़ के साथ अपरिवर्तित रहने में सक्षम बनाया। बेंगलुरू स्थित आईआईएससी ने मंगलवार को एक बयान में कहा कि पॉलिमर की अतिरिक्त मात्रा ने समग्र अर्धचालक को उसके प्रदर्शन को खराब किए बिना अत्यधिक लचीला और मोड़ने योग्य बना दिया।
मिश्रित अर्धचालक दो सामग्रियों से बना होता है – एक पानी में अघुलनशील बहुलक जैसे एथिल सेलूलोज़ जो लचीलापन प्रदान करता है, और इंडियम ऑक्साइड, एक अर्धचालक जो उत्कृष्ट इलेक्ट्रॉनिक परिवहन गुण लाता है।
सामग्री को डिजाइन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने पॉलिमर को ऑक्साइड अग्रदूत के साथ इस तरह मिलाया कि परस्पर जुड़े ऑक्साइड नैनोकण चैनल (चरण-पृथक पॉलिमर द्वीपों के आसपास) बन गए, जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन एक ट्रांजिस्टर (स्रोत) के एक छोर से दूसरे तक जा सकते हैं। (नाली), एक स्थिर धारा प्रवाह सुनिश्चित करना।
शोधकर्ताओं ने पाया कि इन जुड़े मार्गों को बनाने की कुंजी सही प्रकार के पानी-अघुलनशील बहुलक का चयन करना था जो ऑक्साइड सेमीकंडक्टर के निर्माण के दौरान ऑक्साइड जाली के साथ मिश्रण नहीं करता है।
सामग्री इंजीनियरिंग विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन के लेखक सुभो दासगुप्ता कहते हैं, “यह ‘चरण पृथक्करण’ और बहुलक-समृद्ध द्वीपों का निर्माण दरार को रोकने में मदद करता है, जिससे यह अत्यधिक लचीला हो जाता है।”
सेमीकंडक्टर सामग्री आमतौर पर स्पटरिंग जैसी जमाव तकनीकों का उपयोग करके निर्मित की जाती है। इसके बजाय, दासगुप्ता की टीम अपनी सामग्री को प्लास्टिक से लेकर कागज तक विभिन्न लचीले सब्सट्रेट्स पर जमा करने के लिए इंकजेट प्रिंटिंग का उपयोग करती है।
वर्तमान अध्ययन में कैप्टन नामक पॉलिमर सामग्री का उपयोग किया गया है। कागज पर मुद्रित शब्दों और छवियों की तरह, इलेक्ट्रॉनिक घटकों को विशेष कार्यात्मक स्याही का उपयोग करके किसी भी सतह पर मुद्रित किया जा सकता है जिसमें विद्युत संचालन, अर्धचालक या इन्सुलेशन सामग्री शामिल होती है। हालाँकि, चुनौतियाँ हैं।
“कभी-कभी एक सतत और सजातीय फिल्म प्राप्त करना बहुत मुश्किल होता है। इसलिए, हमें कुछ प्रोटोकॉल को अनुकूलित करना पड़ा, उदाहरण के लिए, उच्च तापमान एनीलिंग से पहले कैप्टन सब्सट्रेट पर मुद्रित अर्धचालक परत को पहले से गरम करना,” प्रथम लेखक मित्ता दिव्या, पूर्व पीएचडी बताती हैं। सामग्री इंजीनियरिंग विभाग में छात्र और वर्तमान में किंग अब्दुल्ला यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (केएयूएसटी), सऊदी अरब में पोस्टडॉक।
एक और चुनौती सही पर्यावरणीय परिस्थितियों को सुनिश्चित करना है जिसके तहत स्याही मुद्रित की जा सकती है।
श्री दासगुप्ता कहते हैं, “यदि आर्द्रता बहुत कम है, तो आप प्रिंट नहीं कर सकते, क्योंकि स्याही नोजल के भीतर सूख जाती है।”
वह कहते हैं कि भविष्य में, ऐसे मुद्रित अर्धचालकों का उपयोग मुद्रित कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (ओएलईडी) डिस्प्ले फ्रंट-एंड के साथ-साथ पूरी तरह से मुद्रित और लचीली टेलीविजन स्क्रीन, पहनने योग्य और बड़े इलेक्ट्रॉनिक बिलबोर्ड बनाने के लिए किया जा सकता है। ये मुद्रित अर्धचालक कम लागत वाले और निर्माण में आसान होंगे, जो संभावित रूप से प्रदर्शन उद्योग में क्रांति ला सकते हैं।
उनकी टीम ने अपनी सामग्री के लिए एक पेटेंट प्राप्त कर लिया है और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए इसे बढ़ाने से पहले एक डिवाइस से दूसरे डिवाइस तक इसकी शेल्फ लाइफ और गुणवत्ता नियंत्रण का परीक्षण करने की योजना बनाई है। बयान के अनुसार, वे अन्य पॉलिमर की तलाश करने की भी योजना बना रहे हैं जो ऐसे लचीले अर्धचालकों को डिजाइन करने में मदद कर सकते हैं।
(शीर्षक को छोड़कर, यह कहानी एनडीटीवी स्टाफ द्वारा संपादित नहीं की गई है और एक सिंडिकेटेड फ़ीड से प्रकाशित हुई है।)