अर्धचालक क्या है?
अर्धचालक उपकरण एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो विद्युत चालन का उपयोग करता है लेकिन इसमें ऐसे गुण होते हैं जो कंडक्टर, उदाहरण के लिए तांबा, और इन्सुलेटर, जैसे कांच के बीच के होते हैं। ये उपकरण गैसीय अवस्था या निर्वात में थर्मिओनिक उत्सर्जन के विपरीत ठोस अवस्था में विद्युत चालन का उपयोग करते हैं, और उन्होंने अधिकांश आधुनिक अनुप्रयोगों में वैक्यूम ट्यूबों की जगह ले ली है।
सेमीकंडक्टर का सबसे आम उपयोग एकीकृत सर्किट चिप्स में होता है। हमारे आधुनिक कंप्यूटिंग डिवाइस, जिसमें मोबाइल फोन और टैबलेट शामिल हैं, में एकल चिप्स पर जुड़े अरबों छोटे सेमीकंडक्टर हो सकते हैं जो सभी एक ही सेमीकंडक्टर वेफर पर आपस में जुड़े होते हैं।
अर्धचालक की चालकता को कई तरीकों से नियंत्रित किया जा सकता है, जैसे कि विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र का परिचय देकर, इसे प्रकाश या गर्मी के संपर्क में लाकर, या डोप किए गए मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन ग्रिड के यांत्रिक विरूपण के कारण। जबकि तकनीकी व्याख्या काफी विस्तृत है, अर्धचालकों के हेरफेर ने ही हमारी वर्तमान डिजिटल क्रांति को संभव बनाया है।
सेमीकंडक्टर में एल्युमीनियम का उपयोग कैसे किया जाता है?
एल्युमीनियम में कई गुण हैं जो इसे सेमीकंडक्टर और माइक्रोचिप्स में उपयोग के लिए प्राथमिक विकल्प बनाते हैं। उदाहरण के लिए, एल्युमीनियम में सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ बेहतर आसंजन होता है, जो सेमीकंडक्टर का एक प्रमुख घटक है (यही वह जगह है जहाँ सिलिकॉन वैली को इसका नाम मिला)। इसके विद्युत गुण, अर्थात् इसका कम विद्युत प्रतिरोध है और वायर बॉन्ड के साथ उत्कृष्ट संपर्क बनाता है, एल्युमीनियम का एक और लाभ है। यह भी महत्वपूर्ण है कि शुष्क नक़्काशी प्रक्रियाओं में एल्युमीनियम को संरचित करना आसान है, जो अर्धचालक बनाने में एक महत्वपूर्ण कदम है। जबकि अन्य धातुएँ, जैसे तांबा और चांदी, बेहतर संक्षारण प्रतिरोध और विद्युत कठोरता प्रदान करती हैं, वे एल्युमीनियम की तुलना में बहुत अधिक महंगी भी हैं।
सेमीकंडक्टर के निर्माण में एल्युमीनियम के लिए सबसे प्रचलित अनुप्रयोगों में से एक स्पटरिंग तकनीक की प्रक्रिया है। माइक्रोप्रोसेसर वेफ़र्स में उच्च शुद्धता वाली धातुओं और सिलिकॉन की नैनो मोटाई की पतली परत को भौतिक वाष्प जमाव की प्रक्रिया के माध्यम से पूरा किया जाता है जिसे स्पटरिंग के रूप में जाना जाता है। सामग्री को एक लक्ष्य से बाहर निकाला जाता है और एक वैक्यूम कक्ष में सिलिकॉन की एक सब्सट्रेट परत पर जमा किया जाता है जिसे प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने में मदद करने के लिए गैस से भरा गया है; आमतौर पर आर्गन जैसी निष्क्रिय गैस।
इन लक्ष्यों के लिए बैकिंग प्लेटें एल्युमिनियम से बनी होती हैं, जिनमें जमा करने के लिए उच्च शुद्धता वाली सामग्री जैसे कि टैंटालम, कॉपर, टाइटेनियम, टंगस्टन या 99.9999% शुद्ध एल्युमिनियम को उनकी सतह पर चिपकाया जाता है। सब्सट्रेट की प्रवाहकीय सतह की फोटोइलेक्ट्रिक या रासायनिक नक्काशी से अर्धचालक के कार्य में उपयोग किए जाने वाले सूक्ष्म सर्किटरी 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।
चूंकि ये बहुत सटीक उपकरण हैं, इसलिए जंग और अन्य समस्याओं पर बारीकी से नज़र रखनी चाहिए। सेमीकंडक्टर उपकरणों में जंग लगने के लिए कई कारक जिम्मेदार पाए गए हैं, उदाहरण के लिए उन्हें प्लास्टिक में पैक करना।