سلکان پر مبنی الیکٹرانکس کی حدود کو آگے بڑھانے کے لئے نیا مواد۔

21 جنوری ، 2019 ، فراونہوفر انسٹی ٹیوٹ برائے اپلائیڈ سالڈ اسٹیٹ فزکس آئی اے ایف۔

فراون ہوفر آئی اے ایف نے GN پر مبنی الیکٹرانک اجزاء اور سسٹم تیار کیے۔ شبیہہ میں پروسیسر شدہ گین ویفر دکھاتا ہے۔ کریڈٹ: فراون ہوفر انسٹی ٹیوٹ برائے اپلائیڈ سالڈ اسٹیٹ فزکس آئی اے ایف۔

الیکٹرانکس مارکیٹ میں مسلسل اضافہ ہورہا ہے اور اسی طرح تیزی سے کمپیکٹ اور موثر پاور الیکٹرانک سسٹم کی مانگ ہے۔ سلیکن پر مبنی غالب electronic الیکٹرانک اجزاء مستقبل قریب میں بڑھتی ہوئی صنعتی ضروریات کو پورا نہیں کرسکیں گے۔ یہی وجہ ہے کہ فریبریگ یونیورسٹی ، پائیداری مرکز سینٹر فریبرگ اور فرینہوفر-گیزل شیفٹ کے سائنسدانوں نے ایک ایسی نئی مادی ڈھانچے کی تلاش کے ل forces فورسز میں شمولیت اختیار کی ہے جو مستقبل کے بجلی کے الیکٹرانکس کے لئے موزوں ہوسکتی ہے۔

حال ہی میں شروع کردہ پروجیکٹ "فنکشنل سیمیکمڈکٹر اسٹرکچرز برائے انرجی ایفیئنسی پاور الیکٹرانکس" (مختصر "پاور الیکٹرانکس 2020+") میں ناول سیمی کنڈکٹر میٹریل اسکینڈیم ایلومینیم نائٹرائڈ (ScAlN) کی تحقیق کی گئی ہے۔ پروفیسر ڈاکٹر اولیور امبیچر ، فرینہوفر آئی اے ایف کے ڈائریکٹر اور یونیورسٹی آف فریبرگ کے شعبہ پائیدار نظام انجینئرنگ (INATECH) میں پاور الیکٹرانکس کے پروفیسر ، سپرا علاقائی تعاون کو مربوط کرتے ہیں۔

الیکٹرانکس مارکیٹ کی مضبوط نمو کے لئے تین اہم عوامل ذمہ دار ہیں : صنعت کی خود کاری اور ڈیجیٹلائزیشن کے ساتھ ساتھ ماحولیاتی ذمہ داری اور پائیدار عمل کے بارے میں بڑھتی ہوئی بیداری۔ بجلی کی کھپت میں تب ہی کمی آسکتی ہے جب الیکٹرانک سسٹم زیادہ توانائی اور وسائل سے موثر ہوجائیں اسی وقت جب وہ زیادہ طاقت ور ہوجائیں گے۔

آج تک ، سلیکون الیکٹرانکس کی صنعت پر حاوی ہے۔ اس کی نسبتا کم لاگت اور تقریبا کامل کرسٹل ڈھانچہ کے ساتھ ، سلیکون ایک خاص طور پر کامیاب سیمیکمڈکٹر ماد becomeہ بن گیا ہے ، اس لئے کہ اس کا بینڈ گیپ اچھ chargeا چارج کیریئر حراستی اور رفتار کے ساتھ ساتھ ایک اچھlectی ڈھلک طاقت کے لئے بھی اجازت دیتا ہے ۔ تاہم ، سلیکون الیکٹرانکس آہستہ آہستہ اپنی جسمانی حد تک پہنچ جاتا ہے۔ خاص طور پر مطلوبہ بجلی کی کثافت اور کومپیکٹپن کے سلسلے میں ، سلکان پاور الیکٹرانک اجزاء ناکافی ہیں۔

مزید طاقت اور استعداد کے ل Material جدید مواد کی تشکیل۔

سلیکن ٹکنالوجی کی حدود کو پہلے ہی بجلی کے الیکٹرانکس میں سیمیکمڈکٹر کے طور پر گیلیم نائٹریڈ (گا این) کے استعمال سے قابو پایا گیا ہے۔ سلکان کے مقابلے میں ہائی ولٹیجز ، اعلی درجہ حرارت اور تیز سوئچنگ فریکوئنسی کے حالات میں گا این بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے ۔ یہ متناسب توانائی استعمال کرنے والے ایپلی کیشنز کے ساتھ ، اعلی توانائی کی کارکردگی میں نمایاں طور پر ہاتھ میں جاتا ہے ، اس کا مطلب توانائی کی کھپت میں ایک خاصی کمی ہے۔ فراون ہوفر IAAA کئی سالوں سے الیکٹرانک اجزاء اور سسٹم کے لئے سیم نیم کنڈکٹر مواد کی حیثیت سے GN پر تحقیق کر رہا ہے۔ صنعتی شراکت داروں کی مدد سے ، ان تحقیقی کام کے نتائج تجارتی استعمال میں ڈال دیئے گئے ہیں۔ پروجیکٹ "پاور الیکٹرانکس 2020+" کے سائنسدان ایک بار پھر الیکٹرانک سسٹم کی اگلی نسل کی توانائی کی کارکردگی اور استحکام کو بڑھانے کے ل. مزید آگے جائیں گے ۔ اس مقصد کے ل a ، ایک مختلف اور ناول کا مواد استعمال کیا جائے گا: اسکینڈیم ایلومینیم نائٹریڈ (ScAlN)۔

فرینہوفر آئی اے ایف کے محققین کی ایک ٹیم کئی سالوں سے اعلی تعدد کے فلٹرز میں استعمال کرنے کے لئے اسکیلن کی پیزو الیکٹرک خصوصیات پر کام کر رہی ہے۔ تصویر میں ایسے آلات کی خصوصیات کو ویفر پر دکھایا گیا ہے۔ کریڈٹ: فراون ہوفر انسٹی ٹیوٹ برائے اپلائیڈ سالڈ اسٹیٹ فزکس آئی اے ایف۔

ScAlN ایک پیزو الیکٹرک سیمیکمڈکٹر ماد isہ ہے جس میں ایک اعلی ڈائی ایالٹرک طاقت ہے جو مائیکرو الیکٹرانک ایپلی کیشنز میں اس کے استعمال کے لحاظ سے پوری دنیا میں بڑے پیمانے پر بے دریغ ہے۔ "ان حقیقت یہ ہے کہ اسکینڈیم ایلومینیم نائٹریڈ خاص طور پر اس کی جسمانی خصوصیات کی وجہ سے ، الیکٹرانک اجزاء کے لئے مناسب ہے ، پہلے ہی ثابت ہوچکی ہے۔" مائیکل میکولا ، فراونہوفر آئی اے ایف کی جانب سے پروجیکٹ منیجر۔ اس منصوبے کا مقصد ایک گین پرت پر جالی سے ملنے والی اسکیلن کو بڑھانا ہے اور نتیجے میں موجود ہیٹرسٹریکچرز کو ٹرانجسٹروں پر عملدرآمد کرنے کے لئے استعمال کرنا ہے جس میں موجودہ موجودہ صلاحیت موجود ہے۔ "ایک بڑے بینڈ گیپ والے مادوں پر مبنی فنکشنل سیمیکمڈکٹر ڈھانچے ، جیسے اسکینڈیم ایلومینیم نائٹریڈ اور گیلیم نائٹریڈ ، بہت اونچی وولٹیج اور دھارے والے ٹرانجسٹروں کی اجازت دیتے ہیں۔ یہ آلات اعلی چپچپا سطح کے ساتھ ساتھ اعلی سوئچنگ اسپیڈ اور اعلی آپریٹنگ تک پہنچتے ہیں یہ کم سوئچنگ نقصانات ، اعلی توانائی کی کارکردگی اور زیادہ کومپیکٹ سسٹم کا مترادف ہے ، "فراونہوفر آئی اے ایف کے ڈائریکٹر پروفیسر ڈاکٹر اولیور امبیچر نے مزید کہا۔ میکولا نے کہا ، "دونوں مواد ، گین اور سکیلن کو ملا کر ، ہم اپنے آلات کی زیادہ سے زیادہ ممکنہ آؤٹ پٹ پاور کو دوگنا کرنا چاہتے ہیں جبکہ ایک ہی وقت میں توانائی کی طلب کو نمایاں طور پر کم کردیں۔"

مادیات کی تحقیق میں سرخیل کام۔

اس منصوبے کا سب سے بڑا چیلنج کرسٹل نمو ہے ، اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ اس ڈھانچے کی موجودگی نہ تو نمو کی ترکیبیں ہے اور نہ ہی اس مواد کے لئے تجرباتی اقدار۔ پروجیکٹ ٹیم کو تولیدی نتائج تک پہنچنے اور پرت کے ڈھانچے تیار کرنے کے ل these آئندہ مہینوں کے دوران ان کو تیار کرنے کی ضرورت ہے جو کامیابی کے ساتھ الیکٹرانک ایپلی کیشنز کے لئے استعمال ہوسکتے ہیں ۔

تحقیقی پروجیکٹ فریبورگ یونیورسٹی ، فرینہوفر انسٹی ٹیوٹ برائے اپلائیڈ سالڈ اسٹیٹ فزکس آئی اے ایف ، پائیداری سنٹر فریبورگ کے ساتھ ساتھ ارلانگین میں فرینہوفر انسٹی ٹیوٹ فار انٹیگریٹڈ سسٹمز اور ڈیوائس ٹکنالوجی IISB کے درمیان قریبی تعاون سے کیا جائے گا۔ ایرلینجین میں الیکٹرانک سسٹم کے لئے اعلی کارکردگی کا مرکز۔ یونیورسٹی ریسرچ اور ایپلیکیشن پر مبنی ترقی کے مابین باہمی تعاون کی یہ نئی شکل مستقبل کے منصوبے کے تعاون کے لئے ایک رول ماڈل کے طور پر کام کرے گی۔ "ایک طرف ، اس ماڈل سے کمپنیوں کے ساتھ باہمی تعاون کو سہولیات حاصل ہیں کہ وہ فوری طور پر نتائج کو فوری تحقیق سے لے کر درخواست پر مبنی ترقی میں منتقلی کے ذریعہ تعاون فراہم کرتی ہے۔ دوسری طرف ، اس نے دو مختلف خطوں سے تکنیکی طور پر تکمیلی فراون ہوفر مراکز کے مابین ہم آہنگی کھولی ہے اور اس طرح اس میں بہتری آتی ہے۔ پروفیسر امباچر کا کہنا ہے کہ ، سیمیکمڈکٹر انڈسٹری کے ممکنہ صارفین کے لئے ان کی دونوں پیش کشیں۔