सेमीकंडक्टर

अर्धचालक

अर्धचालक क्या है?

अर्धचालक उपकरण एक इलेक्ट्रॉनिक घटक होता है जो विद्युत चालन का उपयोग करता है, लेकिन इसके गुण एक चालक, जैसे तांबा, और एक कुचालक, जैसे काँच, के बीच के होते हैं। ये उपकरण ठोस अवस्था में विद्युत चालन का उपयोग करते हैं, न कि गैसीय अवस्था में या निर्वात में ऊष्मीय उत्सर्जन के रूप में, और इन्होंने अधिकांश आधुनिक अनुप्रयोगों में निर्वात नलिकाओं का स्थान ले लिया है।

अर्धचालकों का सबसे आम उपयोग एकीकृत परिपथ चिप्स में होता है। हमारे आधुनिक कंप्यूटिंग उपकरण, जिनमें मोबाइल फ़ोन और टैबलेट शामिल हैं, में अरबों छोटे अर्धचालक हो सकते हैं जो एकल चिप्स पर जुड़े होते हैं और सभी एक ही अर्धचालक वेफर पर परस्पर जुड़े होते हैं।

अर्धचालक की चालकता को कई तरीकों से नियंत्रित किया जा सकता है, जैसे विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र लगाकर, उसे प्रकाश या ऊष्मा के संपर्क में लाकर, या डोप किए गए मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन ग्रिड के यांत्रिक विरूपण द्वारा। हालाँकि तकनीकी व्याख्या काफी विस्तृत है, अर्धचालकों के संचालन ने ही हमारी वर्तमान डिजिटल क्रांति को संभव बनाया है।

कंप्यूटर सर्किट बोर्ड
अर्धचालक-2
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सेमीकंडक्टर में एल्युमीनियम का उपयोग कैसे किया जाता है?

एल्युमीनियम में कई गुण हैं जो इसे अर्धचालकों और माइक्रोचिप्स में उपयोग के लिए एक प्रमुख विकल्प बनाते हैं। उदाहरण के लिए, एल्युमीनियम अर्धचालकों के एक प्रमुख घटक, सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिकॉन वैली का नाम इसी से पड़ा) के साथ बेहतर आसंजन रखता है। इसके विद्युत गुण, अर्थात् इसका कम विद्युत प्रतिरोध और तारों के बंधनों के साथ उत्कृष्ट संपर्क, एल्युमीनियम का एक अन्य लाभ हैं। यह भी महत्वपूर्ण है कि शुष्क नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में एल्युमीनियम की संरचना बनाना आसान है, जो अर्धचालक बनाने का एक महत्वपूर्ण चरण है। हालाँकि तांबा और चाँदी जैसी अन्य धातुएँ बेहतर संक्षारण प्रतिरोध और विद्युतीय दृढ़ता प्रदान करती हैं, लेकिन वे एल्युमीनियम की तुलना में बहुत अधिक महंगी भी होती हैं।

अर्धचालकों के निर्माण में एल्युमीनियम के सबसे प्रचलित अनुप्रयोगों में से एक स्पटरिंग तकनीक है। माइक्रोप्रोसेसर वेफर्स में उच्च-शुद्धता वाली धातुओं और सिलिकॉन की नैनो मोटाई की पतली परत भौतिक वाष्प निक्षेपण की एक प्रक्रिया के माध्यम से पूरी होती है, जिसे स्पटरिंग कहते हैं। पदार्थ को एक लक्ष्य से बाहर निकालकर एक निर्वात कक्ष में सिलिकॉन की एक सब्सट्रेट परत पर जमा किया जाता है, जिसे इस प्रक्रिया को सुगम बनाने के लिए गैस से भरा जाता है; आमतौर पर आर्गन जैसी एक अक्रिय गैस।

इन लक्ष्यों के लिए बैकिंग प्लेटें एल्युमीनियम से बनी होती हैं और इनकी सतह पर टैंटलम, तांबा, टाइटेनियम, टंगस्टन या 99.9999% शुद्ध एल्युमीनियम जैसी उच्च शुद्धता वाली जमा सामग्री चिपकी होती है। सब्सट्रेट की चालक सतह की प्रकाश-विद्युत या रासायनिक नक्काशी से अर्धचालक के कार्य में प्रयुक्त सूक्ष्म परिपथ पैटर्न बनते हैं।

अर्धचालक प्रसंस्करण में सबसे आम एल्यूमीनियम मिश्र धातु 6061 है। मिश्र धातु के सर्वोत्तम प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए, आम तौर पर धातु की सतह पर एक सुरक्षात्मक एनोडाइज्ड परत लागू की जाएगी, जो संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ावा देगी।

चूँकि ये उपकरण अत्यंत सटीक होते हैं, इसलिए जंग और अन्य समस्याओं पर कड़ी नज़र रखना ज़रूरी है। अर्धचालक उपकरणों में जंग लगने के कई कारण पाए गए हैं, जैसे कि प्लास्टिक में उनकी पैकेजिंग।