جرمنی میں محققین نے ایک نامیاتی سیمی کنڈکٹر سے بنا پہلا بائی پولر ٹرانزسٹر بنایا ہے۔ نیا ٹرانزسٹر شاندار کارکردگی، ایک عمودی فن تعمیر اور ایک اعلی تفریق امپلیفیکیشن کا حامل ہے، اور اعلی کارکردگی والی پتلی فلم اور لچکدار الیکٹرانکس میں ایپلی کیشنز تلاش کرسکتا ہے جہاں ڈیٹا کا تجزیہ اور تیز رفتاری سے منتقل ہونا ضروری ہے۔
ایک سرکٹ کے ذریعے چارج کیریئرز - الیکٹران یا سوراخ - کے بہاؤ کو کنٹرول کرنے کے لیے ٹرانسسٹرز کو جدید الیکٹرانکس میں بطور سوئچ استعمال کیا جاتا ہے۔ بائپولر ٹرانزسٹر خاص ہیں کیونکہ وہ الیکٹران اور سوراخ دونوں کا استعمال کرتے ہیں، اور اس اضافی صلاحیت کا مطلب ہے کہ وہ تیز رفتار اور ہائی پاور ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں۔ انہیں غیر نامیاتی کی بجائے نامیاتی سیمی کنڈکٹرز سے بنانا، الیکٹرانکس ڈیزائنرز کو اس طرح کی تیز رفتار اور زیادہ طاقت والے آلات کو لچکدار اور شفاف بنانے کی گنجائش فراہم کر سکتا ہے۔
کی قیادت میں ایک ٹیم کارل لیو of TU Dresden اب روبرین نامی نامیاتی سیمی کنڈکٹر کی انتہائی ترتیب شدہ (کرسٹل لائن) پتلی فلموں سے ایک نامیاتی بائی پولر جنکشن ٹرانزسٹر بنا کر اس مقصد کی طرف ایک قدم اٹھایا ہے۔ اس مواد میں زیادہ چارج کی نقل و حرکت ہے، مطلب یہ ہے کہ چارج کیریئر اس کے ذریعے انتہائی تیزی سے اور لمبی دوری پر منتقل ہوتے ہیں۔
تہہ بہ تہہ
بائپولر جنکشن ٹرانزسٹرز تین ٹرمینلز پر مشتمل ہوتے ہیں جو سیمی کنڈکٹنگ مواد سے الگ ہوتے ہیں جو یا تو p- یا n- قسم ہوتے ہیں۔ آلات میں، ان سیمی کنڈکٹرز کو پی این پی یا این پی این کنفیگریشن میں باری باری ترتیب دیا جاتا ہے۔
لیو کے گروپ نے پہلے بھی p- اور n- قسم کی روبرین فلمیں بنائی تھیں، لیکن تازہ ترین کام میں، انہوں نے ان فلموں کو 20 nm موٹی کے قریب ایک انتہائی پتلی کرسٹل لائن روبرین پرت پر انجینئرنگ کا اضافی قدم اٹھایا۔ اس کے بعد فلمیں بعد میں آنے والی p- اور n- پرتوں کے ساتھ ساتھ ان پرتوں کے لیے ایک بیج کا کام کرتی ہیں جو i- قسم کی ہوتی ہیں - یعنی وہ نہ تو n- یا p- ہوتی ہیں اور اس طرح نہ تو منفی اور نہ ہی مثبت چارج کیرئیر ہوتی ہیں۔ "جب کہ ایسی فلمیں پہلے بھی بن چکی ہیں، ہم سب سے پہلے ہیں جنہوں نے انہیں برقی طور پر ڈوپ کیا اور آلات کے پیچیدہ ڈھیروں کو محسوس کیا،" لیو بتاتے ہیں۔
ڈیوائس کی خصوصیت
محققین کا اندازہ ہے کہ ان کے نئے آلے کی منتقلی کی فریکوئنسی - بنیادی طور پر، اس کی رفتار کا ایک پیمانہ - 1.6 GHz ہے۔ یہ آرگینک فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز (OFETs) کے ریکارڈ سے بہت زیادہ ہے، جو عمودی طور پر کنفیگرڈ ڈیوائس کے لیے 40 میگاہرٹز اور افقی طور پر کنفیگرڈ ڈیوائس کے لیے 160 ہرٹز ہے۔ تاہم، لیو نوٹ کرتا ہے کہ آلے کی رفتار فی وولٹیج اس کی کارکردگی کا زیادہ متعلقہ پیمانہ ہے۔ "یہاں، تقریباً 400MHz/V والا نیا آلہ پچھلے آرگینک ٹرانزسٹروں سے تقریباً سو گنا تیز ہے،" وہ کہتے ہیں۔
نامیاتی ٹرانجسٹر نئی بلندیوں تک پہنچتے ہیں۔
مزید کیا ہے، لیو بتاتا ہے طبیعیات کی دنیا کہ ٹیم کے نئے ٹرانجسٹروں کو نامیاتی مواد کے لیے ایک اہم ڈیوائس پیرامیٹر کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے: اقلیتی کیریئر ڈفیوژن کی لمبائی۔ یہ پیرامیٹر، جو آلہ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے کلیدی حیثیت رکھتا ہے، وہ فاصلہ ہے جو اقلیتی کیریئر (پی قسم کے سیمی کنڈکٹرز میں الیکٹران؛ این قسم کے سیمی کنڈکٹرز میں سوراخ) مخالف چارج والے کیریئر کے ساتھ دوبارہ جوڑنے سے پہلے سفر کر سکتا ہے۔ سلیکون میں، یہ مقدار لمبائی میں کئی مائیکرون ہو سکتی ہے۔ لیو کا کہنا ہے کہ نامیاتی اشیاء کی قدر بہت کم ہونے کی توقع تھی، لیکن مواد کی اس کلاس میں یہ بنیادی طور پر نامعلوم تھا۔
اس کام میں کام کرنے والی انتہائی ترتیب شدہ تہوں میں، TU ڈریسڈن ٹیم نے طے کیا کہ اقلیتی کیریئر ڈفیوژن کی لمبائی 50 nm تھی، جو ٹرانزسٹروں کو اچھی طرح سے کام کرنے کے لیے کافی ہے۔ تاہم، لیو اس بات پر زور دیتا ہے کہ اس بات کا تعین کرنے کے لیے مزید مطالعات کی ضرورت ہے کہ مواد کے کون سے پیرامیٹرز اس مقدار کو کنٹرول کرتے ہیں اور اسے کیسے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔
محققین کے مطابق نئے ٹرانزسٹر کو سگنل پروسیسنگ اور وائرلیس ٹرانسمیشن جیسی ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا سکتا ہے جس میں ڈیٹا کا تجزیہ اور تیز رفتاری سے ترسیل ضروری ہے۔ وہ اب ڈیوائس میں رساو کو کم کرنے کے لیے کام کر رہے ہیں، جس سے وہ براہ راست اس کی آپریٹنگ رفتار کی پیمائش کر سکیں گے۔ لیو نے انکشاف کیا کہ "ہم دوسرے آلات پر انتہائی ترتیب شدہ پرت کی تکنیک کے اطلاق کو بھی عام کرنا چاہتے ہیں۔"
ٹیم کام کی وضاحت کرتی ہے۔ فطرت، قدرت.
