पोरोटेक सामग्री विज्ञान की शक्ति को पूरे रंग में प्रदर्शित करता है

तो पोरोटेक की शुरुआत कैसे हुई?

यह सब में एक शोध परियोजना से शुरू हुआ गैलियम नाइट्राइड के लिए कैम्ब्रिज सेंटर. मैं क्वांटम संचार के लिए सिंगल-फोटॉन स्रोतों पर काम कर रहा था, उत्सर्जक और गुहा के बीच युग्मन को बढ़ाने के लिए सूक्ष्म गुहा बनाने की कोशिश कर रहा था। संभवतः सबसे आसान माइक्रो कैविटी घटक है a ब्रैग दर्पण, लेकिन इसे प्रतिबिंबित करने के लिए आपको विभिन्न परतों के बीच एक अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट प्राप्त करने की आवश्यकता है।

हम गैलियम नाइट्राइड के साथ परावर्तकता प्राप्त कर सकते थे, लेकिन दोष - जिन्हें आप दूर नहीं कर सकते - डिवाइस के प्रदर्शन में बाधा डाल रहे थे। इसलिए हमने कुछ आंतरिक अव्यवस्थाओं का फायदा उठाया, जो एक सामान्य संरचनात्मक दोष हैं। गीले रसायन का उपयोग करके, हमने गैलियम नाइट्राइड और वायु के बीच झरझरा सम्मिश्र का एक मैट्रिक्स बनाया। यह गैलियम नाइट्राइड और हवा के अपवर्तक सूचकांक को मिलाता है, जिससे ऑप्टिकल गुणों को ट्यून करने के लिए एक बहुत व्यापक पैरामीटर मिलता है।

कुछ व्यावसायिक पाठ्यक्रम करने के बाद, एक व्यावसायिक योजना विकसित करने और उसकी आलोचना करने के बाद, हम विश्वविद्यालय से बाहर जाने और अपने विचार का व्यावसायीकरण करने के लिए पर्याप्त आश्वस्त थे।

हमने नीले स्पेक्ट्रम में उच्चतम प्रदर्शन करने वाले एकल-फ़ोटॉन स्रोत बनाए हैं, लेकिन स्पष्ट रूप से यह परावर्तकता सभी प्रकार के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स के लिए भी फ़ायदेमंद है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) बनाने के लिए, आपको प्रकाश को प्रतिबिंबित करने के लिए नीचे के दर्पण की आवश्यकता होती है और फिर फोटॉन निकालने में सक्षम होते हैं। हमने इसका परीक्षण किया - और इसने खूबसूरती से काम किया। कुछ व्यावसायिक पाठ्यक्रम करने के बाद, एक व्यावसायिक योजना विकसित करने और उसकी आलोचना करने के बाद, हम विश्वविद्यालय से बाहर जाने और अपने विचार का व्यावसायीकरण करने के लिए पर्याप्त आश्वस्त थे।

आपने ए जीता बिजनेस स्टार्ट-अप अवार्ड लाल इंडियम गैलियम नाइट्राइड एलईडी बनाने के लिए 2022 में भौतिकी संस्थान से। उस नवप्रवर्तन के लिए सबसे बड़ी चुनौती क्या थी - और आपने इसे कैसे दूर किया?

गैलियम फास्फाइड या गैलियम आर्सेनाइड जैसी अन्य सामग्रियों के साथ लाल रंग प्राप्त करना उतना मुश्किल नहीं है। कागज पर, सामग्री द्वारा परिभाषित बैंड अंतराल के संदर्भ में, यह गैलियम नाइट्राइड के साथ भी प्राप्त करने योग्य होना चाहिए। लेकिन दोष एक समस्या है - जैसे-जैसे आप नीले से हरे और फिर लंबी तरंग दैर्ध्य में जाते हैं, आपको प्रकाश उत्सर्जक क्षेत्र में अधिक इंडियम डालने की आवश्यकता होती है, जो क्वांटम कुओं को मोटा बनाता है।

और कई अन्य यौगिक अर्धचालकों की तुलना में गैलियम नाइट्राइड के साथ समस्या यह है कि विभिन्न मिश्र धातुओं के बीच जाली पैरामीटर बेमेल बहुत बड़ा है। तो आपको बहुत अधिक तनाव होता है, और अगर इसे ठीक से राहत नहीं दी जाती है, तो आपको बहुत सारे दोष होंगे जो एलईडी के प्रदर्शन में बाधा बनेंगे। यदि आप अधिक इंडियम परमाणु जोड़ते हैं, तो चरण पृथक्करण का भी जोखिम होता है, जहां वे क्रिस्टलीय सामग्री बनाने के बजाय सिर्फ धातु प्लेटलेट्स के रूप में रहेंगे।

फिर हम इस सुंदर झरझरा वास्तुकला के शीर्ष पर निर्माण करते हैं ताकि हम सामग्री के ऑप्टिकल और यांत्रिक गुणों में हेरफेर कर सकें। हम वास्तव में यांत्रिक संपत्ति को बदल सकते हैं और जाली पैरामीटर को सरल तरीके से बढ़ा सकते हैं ताकि यह प्रकाश उत्सर्जक क्षेत्र से अधिक मेल खा सके - उच्च-इंडियम-सामग्री क्षेत्र जिसे हम शीर्ष पर बनाने की कोशिश कर रहे हैं। हम जितने करीब मैच प्राप्त कर सकते हैं, प्रकाश उत्सर्जक क्षेत्र में हम उतनी ही कम समस्याओं का सामना करेंगे।

हरे और नीले रंग के साथ एक लाल इंडियम गैलियम नाइट्राइड एलईडी होने के क्या निहितार्थ हैं?

गैलियम नाइट्राइड का उपयोग करके नीले और हरे पहले से ही बहुत सफल और स्थापित हैं, लेकिन उद्योग को वर्तमान में लाल रंग के लिए गैलियम आर्सेनाइड जैसे अन्य स्रोतों का उपयोग करना पड़ा है। पूंजीगत व्यय और थ्रूपुट दोनों के लिहाज से यह वास्तव में महंगा है। क्या अधिक है, विभिन्न सामग्रियों को मिलाने से उपज में काफी कमी आती है, और बाद में गोद लेने की दर भी। एक ही सामग्री से सभी रंग प्राप्त करने का मतलब है कि हम मौजूदा आपूर्ति श्रृंखला का उपयोग नीले और हरे रंग को बनाने के लिए कर सकते हैं और उनका उपयोग लाल बनाने के लिए भी कर सकते हैं - बिना किसी अतिरिक्त पूंजीगत व्यय या प्रसंस्करण प्रवाह के जटिलताओं के।

आपने ट्यून करने योग्य वेवलेंथ एमिटर भी बनाए हैं, जिसे आप डायनामिकपिक्सेलट्यूनिंग® कहते हैं। वे कैसे काम करते हैं और आपके द्वारा अभी बताए गए चित्र को कैसे बदलते हैं?

यह एक तरह से हादसा था। गैलियम नाइट्राइड की तरंग दैर्ध्य क्षमता को लाल करने के लिए बढ़ाकर, हमने पाया कि हम वास्तव में रंग को स्पेक्ट्रम के दूसरी तरफ भी स्थानांतरित कर सकते हैं। मूल रूप से, गैलियम नाइट्राइड के साथ कुछ आंतरिक तनाव होता है, जो वास्तव में प्रभावित करता है कि क्वांटम कुएं और बैंड गैप कैसे प्रतिक्रिया करते हैं जब बाहरी पूर्वाग्रह लागू होते हैं। हर कोई एक स्थिर एकल रंग प्राप्त करना चाहता है, लेकिन जब आप एक करंट इंजेक्ट करते हैं, तो बाहरी पूर्वाग्रह आंतरिक क्षेत्र को प्रभावित करेगा, वेवबैंड को बदलते हुए।

हम तनाव को कम कर सकते हैं, जिससे स्थिरता में सुधार होगा, लेकिन हम केवल भौतिक हेरफेर से आंतरिक क्षेत्र का 100% समाप्त नहीं कर सकते। हमने सोचा कि क्या हम तनाव की स्थिति को भुना सकते हैं और उस आंतरिक क्षेत्र को बढ़ा सकते हैं, इसलिए जब हम बाहरी पूर्वाग्रह लागू करते हैं, तो बदलाव इतना बड़ा होता है कि हमारे पास सभी रंग हो सकते हैं। वास्तव में, अब हम बड़े तरंग दैर्ध्य बदलाव को नियंत्रित तरीके से प्राप्त कर सकते हैं। यह एक बहुत ही रैखिक संबंध है, इसलिए आपके पास वर्तमान घनत्व के कार्य के रूप में कोई भी रंग हो सकता है।

इसलिए हमारे पास बाज़ार तक पहुँचने और मौजूदा क्षमताओं के साथ काम करने के दो तरीके हैं, जो ग्राहक की प्रणाली की जटिलता और उनकी प्रदर्शन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।

पोरोटेक के लिए आगे क्या है? क्या आप विस्तार करना चाह रहे हैं?

हमारे लिए एक ओर ग्राहकों को आकर्षित करना बहुत महत्वपूर्ण है, बल्कि अपने जोखिम को फैलाना भी है। हम सिर्फ एक मार्केट सेगमेंट पर दांव नहीं लगाना चाहते हैं, इसलिए हम तीन प्रमुख क्षेत्रों को देख रहे हैं: बड़ा टीवी और साइनेज; स्मार्ट पहनने योग्य; और एआर/वीआर। पहले क्षेत्र के साथ, हम 100-इंच डिस्प्ले वाले नए हाई-एंड टीवी के बारे में बात कर रहे हैं, जिसे कोई अन्य मौजूदा तकनीक इतनी लागत प्रभावी ढंग से लागू नहीं कर सकती है।

हमारी तकनीक समझ और स्पर्श की कार्यक्षमता को सक्षम कर सकती है, जो भविष्य में स्मार्ट पहनने योग्य वस्तुओं को और अधिक वैयक्तिकृत आइटम बनने में मदद करेगी

जहां तक ​​स्मार्ट वियरेबल्स की बात है, हम स्मार्ट घड़ियों, चश्मे और चश्मे की बात कर रहे हैं। माइक्रो एलईडी मौलिक रूप से एक प्रदर्शन तकनीक है, लेकिन यह अर्धचालक पारिस्थितिकी तंत्र और सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के साथ एकीकरण के शीर्ष पर निर्माण कर रहा है, इसलिए यह पूर्णता और अन्य कार्यक्षमता का भी वादा करता है। यह डिस्प्ले की जानकारी दे सकता है लेकिन सेंस और टच फंक्शनलिटी को भी सक्षम कर सकता है, जो स्मार्ट वियरेबल्स को भविष्य में और अधिक व्यक्तिगत आइटम बनने में मदद करेगा।

एआर/वीआर के लिए हम माइक्रो एलईडी, फोटॉन, लाइट आउटपुट और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में भी योगदान देने की कोशिश कर रहे हैं। हम सिलिकॉन फाउंड्री और सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के साथ भविष्य के एकीकरण पर भी ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। जाहिर है कि एआर/वीआर को साधारण चश्मे पर लागू करने के लिए आवश्यक सीमित वजन और छोटी मात्रा के कारण यह बहुत कठिन है।

इसलिए हम बड़े टीवी और स्मार्ट घड़ियों के लिए व्यावसायिक रूप से अधिक तैयार हैं, लेकिन AR के लिए यह सिस्टम-स्तरीय एकीकरण और इंजीनियरिंग के बारे में अधिक है।

आपने एक अकादमिक के रूप में शुरुआत की थी, इसलिए यह आपके लिए सीखने की अवस्था रही होगी कि आपूर्ति श्रृंखलाओं, पूंजीगत व्यय और विभिन्न उपकरणों के साथ अपने उत्पाद को एकीकृत करने के बारे में कैसे बात करें।

मैं अभी भी वास्तव में सीख रहा हूँ, और मैं उस चुनौती को लेकर काफी खुश हूँ। मैं अकादमिक उत्कृष्टता का पीछा कर सकता था, लेकिन चूंकि हम व्यावहारिक विज्ञान और सामग्री कर रहे हैं, हमें वास्तव में इस पर ध्यान देना होगा कि उद्योग और लोगों को लाभ पहुंचाने के लिए इसे कैसे लागू किया जाए। इसलिए मुझे शुरू में काफी जोशीला महसूस हुआ, कि मैंने नए व्यक्तिगत विकास के लिए इस मार्ग को चुना।

उद्योग या अकादमिक? अपना रास्ता कैसे चुनें

आपको बहुत पहले ही एहसास हो जाता है कि आप कम सक्षम हैं, कम जानकार हैं, और आपके पास कोई अनुभव नहीं है। आपको दूसरे लोगों से सीखना होगा। यह बहुत अच्छा था कि कैम्ब्रिज पारिस्थितिकी तंत्र विश्वविद्यालय समर्थन के शीर्ष पर वह सब परामर्श प्रदान करता है। इसलिए हमने कुछ साल यूनिवर्सिटी के अंदर और बाहर घूमने में बिताए, कुछ संसाधनों का इस्तेमाल करते हुए, मार्केट रिसर्च करते हुए और खुद को प्रशिक्षित करते हुए।

सीखना एक चिरस्थायी प्रक्रिया है क्योंकि हम विकास करना जारी रखते हैं, लेकिन यह एक बहुत ही सार्थक निवेश है।

क्या आपके पास उन लोगों के लिए कोई सलाह है जो अपनी तकनीक को व्यावसायिक उत्पाद में बदलना चाहते हैं?

मेरी सलाह है कि ज्यादा सुनें और कम बोलें। प्रौद्योगिकी अच्छी है, भौतिकी अद्भुत है, लेकिन यह समस्या का केवल एक-तिहाई या एक-चौथाई है। प्रौद्योगिकी को वास्तविक उत्पाद में कैसे स्थानांतरित किया जाए और इसे समर्थन देने के लिए व्यवसाय योजना प्राप्त करने के लिए आपको लोगों, संसाधनों और रणनीति की आवश्यकता होगी। विभिन्न विचारों और समालोचनाओं को सुनने के लिए आपको एक व्यापक समुदाय के साथ जुड़ने की आवश्यकता होगी। वह प्रतिक्रिया लें और अपने आप को और अपने विचारों को बेहतर बनाने के लिए उस पर चिंतन करें।

मुझे लगता है कि यह एक कठिन सीखने की अवस्था है जिससे हर किसी को गुजरना पड़ता है। लेकिन यह स्वीकार करना कि आप शुरू से ही सब कुछ करने में सक्षम नहीं हैं, और अधिक अनुभवी लोगों से सीखना बहुत महत्वपूर्ण है। एक छोटी सी कंपनी सब कुछ अपने आप नहीं कर सकती। आपको विश्वविद्यालय, सरकार, आपूर्ति श्रृंखला और ग्राहकों और भागीदारों, यहाँ तक कि आपके परिवार और दोस्तों से भी बहुत मदद की आवश्यकता है। इसलिए अधिक सुनें और व्यक्तिगत स्तर पर चिंतन करें। मैं यही सलाह दूंगा।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/porotech-showcases-the-power-of-materials-science-in-full-colour/