टेक्सास ए एंड एम विश्वविद्यालय में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग विभाग में सहायक प्रोफेसर डॉ. युक्सुआन कॉस्मी लिन और शोधकर्ताओं की एक टीम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में अर्ध-धातुओं के संभावित अनुप्रयोगों और अद्वितीय भौतिक गुणों का अध्ययन कर रही है।

यह अध्ययन में प्रकाशित किया गया थाप्रकृति समीक्षा इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग.

परंपरागत रूप से, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स औरइलेक्ट्रॉनिक सामग्रीइसे तीन प्रकार की सामग्री से बनाया जा सकता है: कंप्यूटिंग के लिए अर्धचालक, शक्ति और संकेतों को स्थानांतरित करने के लिए धातु, और विभिन्न विद्युत घटकों को अलग करने के लिए इंसुलेटर।

चौथी प्रकार की सामग्री, अर्ध-धातु, उद्योग मानक से बेहतर विकल्प प्रदान कर सकती है।अर्धधातु एक विशेष प्रकार का पदार्थ है जिसके गुण धातु और अर्धचालक के बीच के होते हैं।ये सामग्रियाँ अपने अनुकूल गुणों के कारण महत्वपूर्ण हैं, जैसे कि व्यापक रूप से ट्यून करने योग्य इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा अवस्थाएँ,इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी, और उनके अद्वितीय टोपोलॉजिकल गुण, जो ट्रांजिस्टर और माइक्रोचिप्स जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रवाह को नियंत्रित करने में मदद करते हैं।

सेमी-मेटल आधुनिक माइक्रोचिप प्रौद्योगिकियों के लिए आवश्यक घटक हैं, और सेमी-मेटल-आधारित डिवाइस प्रौद्योगिकियां असाधारण कंप्यूटिंग प्रदर्शन और बिजली की खपत में भारी कमी की पेशकश कर सकती हैं।

अपने समीक्षा लेख में, लिन ने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में अर्ध-धातुओं के संभावित अनुप्रयोगों का सारांश और विश्लेषण किया है, जो शोधकर्ताओं को एक व्यापक ज्ञान संसाधन प्रदान करता है जो भविष्य के अनुसंधान का मार्गदर्शन करता है और अंतःविषय सहयोग को बढ़ावा देता है।

"यह समीक्षा अर्ध-धातुओं पर अब तक के सभी शोधों का सारांश प्रस्तुत करती है, और हमने परिभाषा से अर्ध-धातुओं की अवधारणा को फिर से परिभाषित किया है, उन्हें वर्गीकृत किया है, और वर्गीकरण के अनुसार इलेक्ट्रॉनिक्स में उनके अनुप्रयोगों को संक्षेप में प्रस्तुत किया है," लिन ने कहा।"समीक्षा लेख अर्ध-धातुओं पर बाद के सभी शोधों के लिए एक ठोस आधार और दिशा प्रदान करता है।"

लिन के अनुसार, इन धातुओं का उपयोग नए उपकरणों जैसे ट्रांजिस्टर, गैर-वाष्पशील मेमोरी (मेमोरी जो बिजली हटाए जाने पर भी बिजली बनाए रख सकती है) और अर्ध-धातुओं से बने ऑन-चिप इंटरकनेक्ट और अन्य सामग्रियों के साथ उनके इंटरफेस में किया जा सकता है।

यह सेमीमेटल्स के साथ मौजूदा मुद्दों को भी संबोधित करता है, जैसे कि यह निर्धारित करना कि प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों को कैसे बढ़ाया जाए और इस तकनीक को मुख्यधारा की सिलिकॉन प्रौद्योगिकियों के साथ कैसे जोड़ा जाए, जबकि उच्च थ्रूपुट में वांछित गुणों के साथ नए सेमीमेटल्स को खोजने में आने वाली कठिनाइयों का भी विवरण दिया गया है।

लिन ने कहा, "यह समीक्षा वर्तमान चुनौतियों की पहचान करने में मदद करती है, संभावित समाधान सुझाती है, एक शैक्षिक संसाधन और औद्योगिक संदर्भ के रूप में कार्य करती है, अर्ध-धातु प्रौद्योगिकियों की आगे की खोज के लिए एक ठोस आधार रखती है, और नए उत्पादों के विकास और विपणन क्षमता को बढ़ावा देती है।"

एन्जी झाई, एपदार्थ विज्ञानऔर इंजीनियरिंग स्नातक छात्र ने इस समीक्षा लेख के प्रयास का नेतृत्व किया।यह परियोजना येल विश्वविद्यालय में डॉ. कांग सु के समूह और हांगकांग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में डॉ. किमिंग शाओ के समूह के साथ एक क्रॉस-यूनिवर्सिटी प्रयास था।तीनों समूहों का दीर्घकालिक सहयोग है, और प्रत्येक ने सेमी-मेटल इलेक्ट्रॉनिक्स के विभिन्न पहलुओं में महत्वपूर्ण योगदान दिया है।

लिन ने कहा, "यह हमारे लिए, साथ ही पूरे अनुसंधान समुदाय के लिए, समस्याओं को व्यापक परिप्रेक्ष्य से देखने और भविष्य के अनुसंधान क्षेत्रों और प्रौद्योगिकी विकास लक्ष्यों को बेहतर ढंग से आकार देने का प्रयास करने का एक बड़ा अवसर है।"

"यह न केवल शोधकर्ताओं के लिए ज्ञान का एक केंद्रीकृत स्रोत प्रदान करता है, बल्कि उन लोगों के लिए एक नया सामग्री विकल्प भी प्रस्तुत करता है जो अर्ध-धातुओं का अध्ययन नहीं करते हैं, बल्कि उन पर काम करते हैं।इलेक्ट्रॉनिक उपकरणोंइलेक्ट्रॉनिक्स में उनके अनुप्रयोगों के लिए अर्ध-धातुओं पर बुनियादी अनुसंधान के निर्देशों का सारांश देते हुए।"

अधिक जानकारी:एंज़ी झाई एट अल, सेमी-मेटल इलेक्ट्रॉनिक्स का उदय,प्रकृति समीक्षा इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग(2024)।डीओआई: 10.1038/एस44287-024-00068-जेड