গ্রাফিনের মতো পারমাণবিকভাবে পাতলা পদার্থ হল একক অণু যাতে সমস্ত রাসায়নিক বন্ধন ভিত্তিক হয় যাতে ফলস্বরূপ অণু একটি শীট গঠন করে। এগুলির প্রায়শই স্বতন্ত্র বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা সম্ভাব্যভাবে অবিশ্বাস্যভাবে ছোট বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে ইলেকট্রনিক্স উত্পাদন সক্ষম করতে পারে মাত্র কয়েকটি পরমাণু পুরু। এবং এই দ্বি-মাত্রিক উপকরণগুলি থেকে কার্যকরী হার্ডওয়্যার তৈরির বেশ কয়েকটি উদাহরণ রয়েছে।
কিন্তু এখন পর্যন্ত প্রায় সমস্ত উদাহরণই বেসপোক নির্মাণ ব্যবহার করেছে, কখনও কখনও গবেষকরা হাত দ্বারা উপাদানের পৃথক ফ্লেকগুলিকে হেরফের করে। সুতরাং আমরা এমন জায়গায় নেই যেখানে আমরা এই উপকরণগুলি থেকে জটিল ইলেকট্রনিক্স তৈরি করতে পারি। কিন্তু আজ প্রকাশিত একটি কাগজ দ্বি-মাত্রিক উপকরণের উপর ভিত্তি করে ট্রানজিস্টরের ওয়েফার-স্কেল উত্পাদন করার একটি পদ্ধতি বর্ণনা করে। এবং ফলস্বরূপ ট্রানজিস্টরগুলি আরও বেশি প্রথাগত উত্পাদন পদ্ধতির সাথে তৈরি হওয়াগুলির তুলনায় আরও ধারাবাহিকভাবে কাজ করে।
উন্নত উত্পাদন
পারমাণবিকভাবে পাতলা পদার্থের উপর ভিত্তি করে ইলেকট্রনিক্সের উৎপাদন সহজ করার জন্য করা বেশিরভাগ প্রচেষ্টার মধ্যে এই উপকরণগুলিকে ঐতিহ্যগত অর্ধপরিবাহী উত্পাদন কৌশলগুলির সাথে একীভূত করা জড়িত। এটি বোধগম্য কারণ এই কৌশলগুলি আমাদেরকে উচ্চ ভলিউমে উপকরণগুলির অবিশ্বাস্যভাবে সূক্ষ্ম-স্কেল ম্যানিপুলেশনগুলি সম্পাদন করতে দেয়। সাধারণত, এর অর্থ হল যে ইলেকট্রনিক্সের জন্য প্রয়োজনীয় ধাতব তারের বেশিরভাগই ঐতিহ্যগত উত্পাদন দ্বারা স্থাপন করা হয়। তারপরে 2D উপাদানটি ধাতুর উপরে স্তরিত হয় এবং কার্যকরী ট্রানজিস্টর গঠনের জন্য অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণ করা হয়।
প্রায়শই, সেই “অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণে” 2D উপাদানের উপরে ধাতু লেয়ারিং জড়িত থাকে। এই পদ্ধতি, কাজের পিছনে গবেষকরা যুক্তি দেন, সম্ভবত কাজ করার সেরা উপায় নয়। ধাতু জমা করা 2D উপাদানের ক্ষতি করতে পারে, এবং কিছু পৃথক ধাতব পরমাণু সম্ভাব্যভাবে 2D উপাদানে ছড়িয়ে পড়তে পারে, বড় বৈশিষ্ট্যের মধ্যে ছোট শর্ট সার্কিট তৈরি করে। যে সব কৌশল ব্যবহার করে নির্মিত যে কোনো সার্কিটরি কর্মক্ষমতা হ্রাস.
তাই দলটি সার্কিট্রির সমস্ত পৃথক অংশগুলিকে আলাদাভাবে গঠন করার একটি উপায় বের করেছে এবং তাদের মৃদু অবস্থায় একত্রিত করেছে। সবচেয়ে সহজ অংশটি ছিল ট্রানজিস্টরগুলির গেট তৈরি করা, যেগুলি কেবল একটি কঠিন স্তরের উপর প্যাটার্ন করা হয়েছিল এবং তারপরে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড দিয়ে প্রলেপ দেওয়া হয়েছিল।
পৃথকভাবে, দলটি রাসায়নিক বাষ্প জমার মাধ্যমে একটি সিলিকন ডাই অক্সাইড পৃষ্ঠের উপরে একটি পারমাণবিকভাবে পাতলা উপাদানের (মলিবডেনাম ডাইসালফাইড) একটি অভিন্ন শীট তৈরি করে। সেই শীটটি তখন তুলে নেওয়া হয়েছিল এবং অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের উপরে স্থানান্তরিত হয়েছিল, যার ফলে গেটের উপরে বসে অর্ধপরিবাহীর একটি পারমাণবিকভাবে পাতলা স্তর তৈরি হয়েছিল। একটি ট্রানজিস্টর গঠন করার জন্য, গবেষকরা উৎস এবং ড্রেন ইলেক্ট্রোডগুলি হারিয়েছিলেন।
একটি কঠিন পৃষ্ঠের উপরে সমস্ত তারের গঠন করে সেগুলি সম্পূর্ণ আলাদাভাবে তৈরি করা হয়েছিল। তারপরে ওয়্যারিংটি একটি পলিমারের মধ্যে এম্বেড করা হয়েছিল, এবং পুরো জিনিসটি পৃষ্ঠ থেকে খোসা ছাড়ানো হয়েছিল, তার নীচের পৃষ্ঠে এমবেড করা তারগুলির সাথে পলিমারের একটি শীট তৈরি করেছিল। নিজে থেকেই, এই পলিমারটি যথেষ্ট নমনীয় যে এটি প্রসারিত বা বিকৃত হতে পারে, এবং এইভাবে ওয়্যারিংটি গেটের সাথে লাইন আপ করবে না, যেমনটি কার্যকরী সার্কিট গঠনের জন্য প্রয়োজন। এই বিকৃতিগুলি সীমিত করার জন্য, গবেষকরা গেট ইলেক্ট্রোড দিয়ে আচ্ছাদিত ওয়েফারে স্ট্যাম্প করার আগে পলিমারটিকে কোয়ার্টজের একটি শীটের সাথে সংযুক্ত করেছিলেন। এটি মলিবডেনাম ডিসালফাইডের উপরে তারের সরাসরি জমা করে, কার্যকরী ট্রানজিস্টর গঠন সম্পূর্ণ করে।
একবার সবকিছু ঠিকঠাক হয়ে গেলে, পলিমারটি হালকা অবস্থায় সরানো যেতে পারে এবং প্লাজমা এচিং ব্যবহার করে যে কোনও অতিরিক্ত উপাদান কেটে ফেলা যেতে পারে। ফলাফলটি ছিল ট্রানজিস্টরের একটি সংগ্রহ যেখানে উৎস এবং ড্রেন ইলেক্ট্রোডের সাথে অর্ধপরিবাহীর সংযোগটি কেবল পদার্থগুলিকে একে অপরের পাশে শারীরিকভাবে স্থাপন করার দ্বারা গঠিত হয়েছিল। এটি পারমাণবিকভাবে পাতলা অর্ধপরিবাহী উপাদানের ক্ষতির সম্ভাবনাকে সীমিত করে।
আরও ভালো পারফরম্যান্স
যদিও এখানে প্রয়োজনীয় সমস্ত প্রক্রিয়াকরণ সাধারণ সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনের তুলনায় অনেক মৃদু, সেই উত্পাদনটি সমস্ত বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করে যেখানে তাদের শেষ পর্যন্ত প্রয়োজন হয় সেগুলিকে সহজ করে তোলে৷ এই পদ্ধতির কাজ করার জন্য, উত্স এবং ড্রেন ইলেক্ট্রোডগুলি গেট থেকে আলাদাভাবে তৈরি করা হয় এবং পরে জায়গায় ফেলে দিতে হবে। ছোট বৈশিষ্ট্য সহ সার্কিট্রির জন্য, এটি একটি অবিশ্বাস্যভাবে সুনির্দিষ্ট প্রান্তিককরণ প্রয়োজন।
যে… সবসময় কাজ করেনি। এমন অনেকগুলি ঘটনা ছিল যেখানে ইলেক্ট্রোডগুলির সম্পূর্ণ সংগ্রহটি প্রান্তিককরণের বাইরে শেষ হয়ে গিয়েছিল, সাধারণত একটি সামান্য মোচড়ের কারণে সেগুলি জায়গায় ফেলে দেওয়া হয়েছিল। এটি এমন কিছু যা সম্ভাব্যভাবে উন্নত করা যেতে পারে, তবে এটি একটি চ্যালেঞ্জ থেকে যেতে পারে।
ভাল খবর হল যে যখন এটি কাজ করেছে, এটি খুব ভাল কাজ করেছে; ডিভাইসগুলি আরও সাধারণ কৌশল ব্যবহার করে উত্পাদিতগুলির তুলনায় অনেক বেশি ধারাবাহিকভাবে সঞ্চালিত হয়েছে। এবং বেশিরভাগ ব্যবস্থা দ্বারা, তারা উল্লেখযোগ্যভাবে ভাল পারফর্ম করেছে। অন- এবং অফ-স্টেটে ভোল্টেজ নয়টি ক্রম মাত্রার দ্বারা পৃথক। অফ-স্টেটেও ফুটো খুব কম ছিল।
আরও সাধারণভাবে, পদ্ধতিটি কাজ করেছে। গবেষকরা কম্পিউটেশনাল হার্ডওয়্যারের একটি অপরিহার্য উপাদান হাফ-অ্যাডার ইউনিট সহ একটি 2-ইঞ্চি ওয়েফারের সম্পূর্ণ জুড়ে কার্যকরী সার্কিট্রি তৈরি করতে সক্ষম হয়েছেন। সুতরাং যখন এটি স্পষ্টভাবে এখনও প্রদর্শনের পর্যায়ে রয়েছে, প্রদর্শনটি হার্ডওয়্যারের যা সম্ভাব্যভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
এর মানে এই নয় যে মলিবডেনাম ডিসালফাইড সিলিকন প্রতিস্থাপনের জন্য দ্রুত পথে রয়েছে। কয়েক দশকের অভিজ্ঞতা সিলিকন সার্কিটরি দিয়ে কিছু অবিশ্বাস্যভাবে পরিশীলিত জিনিস করা সম্ভব করেছে। কিন্তু এর অর্থ এই যে লোকেরা টুলকিটগুলি বিকাশ করতে শুরু করেছে যা একদিন 2D উপকরণগুলিকে সিলিকনের একটি কার্যকর প্রতিযোগী করে তুলতে পারে।
