लेजर सेमीकंडक्टर प्रकार को तुरंत परिवर्तित करता है

डेगू ग्योंगबुक इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (डीजीआईएसटी) के शोधकर्ताओं ने एक एकल-चरण वाली लेजर प्रक्रिया विकसित की है जो अर्धचालकों के विद्युत गुणों को बदल देती है।लेजर-प्रेरित ऑक्सीकरण और डोपिंग एकीकरण (LODI) तकनीक टाइटेनियम ऑक्साइड (TiO₂) को सक्षम बनाती है - एक सामग्री जो पहले इलेक्ट्रॉन-आधारित चालन तक सीमित थी - छेद-आधारित पी-प्रकार अर्धचालक के रूप में कार्य करने के लिए।

अध्ययन दर्शाता है कि कैसे LODI ऑक्सीकरण और डोपिंग को एक लेजर विकिरण चरण में जोड़ता है, जो पारंपरिक बहु-चरण, उच्च तापमान अर्धचालक निर्माण विधियों पर एक कठोर सरलीकरण की पेशकश करता है।प्रोफेसर ह्युकजुन क्वोन और उनकी टीम के नेतृत्व में नवाचार, चिप उत्पादन में शामिल समय, लागत और उपकरण जटिलता को काफी कम कर सकता है।

अर्धचालक अपने चार्ज वाहक-इलेक्ट्रॉनों या छिद्रों के आधार पर एन-प्रकार या पी-प्रकार सामग्री के रूप में कार्य करते हैं।स्मार्टफोन और कंप्यूटर में पाए जाने वाले सीएमओएस सर्किट सहित आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, दोनों प्रकार के सहज एकीकरण पर भरोसा करते हैं।हालाँकि, टाइटेनियम ऑक्साइड जैसी कुछ स्थिर सामग्रियाँ, अपने पर्यावरणीय और संरचनात्मक लाभों के बावजूद, प्रतिबंधित छिद्र गतिशीलता के कारण एन-प्रकार के संचालन तक ही सीमित हैं।

टीम की LODI पद्धति इस सीमा को पार कर जाती है।टाइटेनियम (Ti) पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) की परत चढ़ाने और स्टैक को कुछ सेकंड के लिए लेजर के संपर्क में लाने से, एल्यूमीनियम आयन फैल जाते हैं जबकि टाइटेनियम ऑक्सीकरण होता है, जिससे TiO₂ बनता है।लेजर एक साथ इलेक्ट्रॉन संतुलन को तोड़ता है, जिससे छेद उत्पन्न होते हैं जो सामग्री को पी-प्रकार अर्धचालक में परिवर्तित करते हैं।

इस रूपांतरण को प्राप्त करने के लिए पारंपरिक दृष्टिकोण कई चरणों की मांग करते हैं - जैसे वैक्यूम आयन आरोपण और लंबे समय तक थर्मल उपचार - जिसके लिए महंगे उपकरण और प्रसंस्करण के घंटों की आवश्यकता होती है।LODI सामान्य परिस्थितियों में लगभग तुरंत ही समान परिवर्तन करता है, अंतर्निहित पैटर्निंग क्षमता के साथ, स्केलेबल, ऊर्जा-कुशल विनिर्माण का मार्ग प्रशस्त करता है।

एलओडीआई की सादगी और परिशुद्धता लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स, सेंसर और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास में तेजी ला सकती है, जो अर्धचालक प्रसंस्करण के विकास में एक महत्वपूर्ण प्रगति को चिह्नित करती है। "यह अध्ययन एकल लेजर प्रक्रिया के माध्यम से ऑक्साइड अर्धचालकों की चालकता को इंजीनियर करने के लिए एक प्रत्यक्ष, नियंत्रणीय तरीका प्रदर्शित करता है," क्वोन ने कहा।"टाइटेनियम ऑक्साइड को एन-टाइप से पी-टाइप में कुशलतापूर्वक परिवर्तित करके, हम अगली पीढ़ी, अत्यधिक एकीकृत और विश्वसनीय अर्धचालक उपकरणों के लिए नींव स्थापित कर रहे हैं।"