தமிழ்

அறிவியல் கோட்பாடுகள் முதல் தொழில்துறை பயன்பாடுகள் வரை செயற்கை படிக உருவாக்கம் பற்றிய அற்புதமான உலகத்தை ஆராயுங்கள். நுட்பங்கள், பொருட்கள் மற்றும் உலகளவில் படிக வளர்ச்சியின் எதிர்காலம் பற்றி அறிக.

செயற்கை படிகங்களை உருவாக்குதலின் கலை மற்றும் அறிவியல்: ஒரு உலகளாவிய கண்ணோட்டம்

படிகங்கள், அவற்றின் மயக்கும் அழகு மற்றும் தனித்துவமான பண்புகளுடன், பல நூற்றாண்டுகளாக மனிதகுலத்தை கவர்ந்துள்ளன. இயற்கையாக கிடைக்கும் படிகங்கள் ஒரு புவியியல் அதிசயமாக இருந்தாலும், ஆய்வகங்கள் மற்றும் தொழில்துறை அமைப்புகளில் வளர்க்கப்படும் செயற்கை படிகங்கள், மின்னணுவியல் மற்றும் மருத்துவம் முதல் நகை மற்றும் ஒளியியல் வரை பல்வேறு துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்துகின்றன. இந்த கட்டுரை செயற்கை படிக உருவாக்கம் பற்றிய அற்புதமான உலகத்தை ஆராய்கிறது, அறிவியல் கோட்பாடுகள், பல்வேறு நுட்பங்கள் மற்றும் இந்த குறிப்பிடத்தக்க தொழில்நுட்பத்தின் உலகளாவிய தாக்கத்தை ஆராய்கிறது.

செயற்கை படிகங்கள் என்றால் என்ன?

செயற்கை படிகங்கள், செயற்கை அல்லது மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட படிகங்கள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன, அவை இயற்கை புவியியல் செயல்முறைகளை விட கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆய்வக செயல்முறைகள் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் படிக திடப்பொருள்கள் ஆகும். அவை வேதியியல் ரீதியாகவும், அமைப்பு ரீதியாகவும், பெரும்பாலும் ஒளியியல் ரீதியாகவும் அவற்றின் இயற்கையான சமமானவற்றுடன் ஒத்தவை, ஆனால் தூய்மை, அளவு மற்றும் பண்புகள் மீது அதிக கட்டுப்பாட்டை வழங்குகின்றன. இந்த கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வளர்ச்சி, இயற்கையாக கிடைக்கும் பொருட்களை மட்டுமே நம்பியிருப்பதன் வரம்புகளை மீறி, குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்ற படிகங்களை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது.

ஏன் செயற்கை படிகங்களை உருவாக்க வேண்டும்?

செயற்கை படிகங்களுக்கான தேவை பல முக்கியமான காரணிகளிலிருந்து எழுகிறது:

செயற்கை படிகங்களை உருவாக்குவதற்கான பொதுவான முறைகள்

செயற்கை படிகங்களை வளர்ப்பதற்கு பல நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு பொருட்கள் மற்றும் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவை. மிகவும் பரவலான முறைகள் சில இங்கே:

1. ஸோக்ரால்ஸ்கி செயல்முறை (CZ முறை)

ஸோக்ரால்ஸ்கி செயல்முறை, 1916 இல் போலந்து விஞ்ஞானி ஜான் ஸோக்ரால்ஸ்கியால் உருவாக்கப்பட்டது, சிலிக்கான் (Si) மற்றும் ஜெர்மானியம் (Ge) போன்ற குறைக்கடத்திகளின் பெரிய, ஒற்றை-படிகத் துண்டுகளை வளர்ப்பதற்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த செயல்முறையில் விரும்பிய பொருளை ஒரு குரூசிபிளில் உருகுவது அடங்கும். ஒரு விதை படிகம், விரும்பிய படிகவியல் திசையுடன் கூடிய ஒரு சிறிய படிகம், பின்னர் உருகியதில் நனைக்கப்பட்டு சுழற்றும் போது மெதுவாக வெளியே எடுக்கப்படுகிறது. விதை படிகம் மேல்நோக்கி இழுக்கப்படும்போது, ​​உருகிய பொருள் அதன் மீது உறுதியாகி, ஒரு ஒற்றை-படிகத் துண்டை உருவாக்குகிறது.

ஸோக்ரால்ஸ்கி செயல்முறையின் முக்கிய அம்சங்கள்:

உதாரணம்: கணினிகள், ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் பிற மின்னணு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் சிலிக்கான் வேஃபர்களில் பெரும்பான்மையானவை தைவான், தென் கொரியா, சீனா மற்றும் அமெரிக்கா உள்ளிட்ட உலகின் பல பகுதிகளில் உள்ள ஸோக்ரால்ஸ்கி செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன.

2. பிரிட்ஜ்மேன்-ஸ்டாக்பர்கர் முறை

பிரிட்ஜ்மேன்-ஸ்டாக்பர்கர் முறையில் கூர்மையான முனையுடன் சீல் செய்யப்பட்ட குரூசிபிளில் பொருளை உருகுவது அடங்கும். குரூசிபிள் பின்னர் ஒரு வெப்பநிலை சாய்வின் வழியாக மெதுவாக நகர்த்தப்படுகிறது, ஒரு சூடான மண்டலத்திலிருந்து ஒரு குளிர் மண்டலத்திற்கு. குரூசிபிள் சாய்வின் வழியாக செல்லும்போது, ​​பொருள் திடப்படுத்தப்படுகிறது, கூர்மையான முனையில் தொடங்கி குரூசிபிள் நீளம் வரை முன்னேறும். இந்த செயல்முறை ஒரு ஒற்றை படிகத்தின் வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கிறது.

பிரிட்ஜ்மேன்-ஸ்டாக்பர்கர் முறையின் முக்கிய அம்சங்கள்:

உதாரணம்: கதிர்வீச்சு கண்டுபிடிப்பான்கள் மற்றும் ஒளியியல் கூறுகளில் பயன்படுத்தப்படும் லித்தியம் ஃவுளூரைடு (LiF) படிகங்கள், பெரும்பாலும் பிரான்ஸ், ஜெர்மனி மற்றும் ரஷ்யா போன்ற நாடுகளில் உள்ள ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்கள் மற்றும் தொழில்துறை வசதிகளில் பிரிட்ஜ்மேன்-ஸ்டாக்பர்கர் முறையைப் பயன்படுத்தி வளர்க்கப்படுகின்றன.

3. நீர்வ வெப்பத் தொகுப்பு

நீர்வ வெப்பத் தொகுப்பு என்பது விரும்பிய பொருளை ஒரு சூடான, அழுத்தப்பட்ட நீர்த்த கரைசலில் கரைப்பதை உள்ளடக்குகிறது. கரைசல் ஒரு சீல் செய்யப்பட்ட ஆட்டோகிளேவில் அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் வைக்கப்படுகிறது. கரைசல் குளிர்ந்தவுடன், கரைந்த பொருள் கரைசலில் இருந்து வெளியேறி படிகமாகிறது. படிக வளர்ச்சியின் இருப்பிடம் மற்றும் திசையை கட்டுப்படுத்த ஒரு விதை படிகத்தை பயன்படுத்தலாம்.

நீர்வ வெப்பத் தொகுப்பின் முக்கிய அம்சங்கள்:

உதாரணம்: மின்னணு அலைவுகள் மற்றும் வடிகட்டிகளில் பயன்படுத்தப்படும் செயற்கை குவார்ட்ஸ் படிகங்கள், நீர்வ வெப்பத் தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி பெரிய அளவில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. முக்கிய உற்பத்தியாளர்கள் ஜப்பான், சீனா மற்றும் அமெரிக்காவில் உள்ளனர்.

4. ஃப்ளக்ஸ் வளர்ச்சி

ஃப்ளக்ஸ் வளர்ச்சி என்பது விரும்பிய பொருளை அதிக வெப்பநிலையில் உருகிய உப்பில் (ஃப்ளக்ஸ்) கரைப்பதை உள்ளடக்குகிறது. கரைசல் பின்னர் மெதுவாக குளிரூட்டப்படுகிறது, இதனால் கரைந்த பொருள் படிகங்களாக வெளியேறும். ஃப்ளக்ஸ் ஒரு கரைப்பானாக செயல்படுகிறது, இது அதன் உருகும் புள்ளியை விட குறைந்த வெப்பநிலையில் பொருளை படிகமாக்க அனுமதிக்கிறது.

ஃப்ளக்ஸ் வளர்ச்சியின் முக்கிய அம்சங்கள்:

உதாரணம்: மைக்ரோவேவ் சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் இட்ரியம் இரும்பு கார்னெட் (YIG) படிகங்கள், பெரும்பாலும் ஃப்ளக்ஸ் வளர்ச்சி முறைகளைப் பயன்படுத்தி வளர்க்கப்படுகின்றன. ஃப்ளக்ஸ் வளர்ச்சி நுட்பங்கள் பற்றிய ஆராய்ச்சி இந்தியா, தென்னாப்பிரிக்கா மற்றும் ஆஸ்திரேலியா உட்பட உலகளவில் பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்களில் நடந்து வருகிறது.

5. ஆவி போக்குவரத்து முறை

ஆவி போக்குவரத்து முறை என்பது விரும்பிய பொருளை ஆவி கட்டத்தில் ஒரு மூலப் பகுதியிலிருந்து ஒரு வளர்ச்சி பகுதிக்கு கொண்டு செல்வதை உள்ளடக்குகிறது. மூலப் பொருளைச் சூடாக்கி ஆவியாக அனுமதிப்பதன் மூலம் இதை அடைய முடியும், அல்லது ஆவியாகும் இனங்களை உருவாக்க ஒரு போக்குவரத்து முகவருடன் எதிர்வினை புரிவதன் மூலம் இதை அடைய முடியும். ஆவியாகும் இனங்கள் பின்னர் வளர்ச்சி பகுதிக்கு கொண்டு செல்லப்படுகின்றன, அங்கு அவை சிதைந்து ஒரு அடி மூலக்கூறில் படிகங்களாக டெபாசிட் செய்யப்படுகின்றன.

ஆவி போக்குவரத்து முறையின் முக்கிய அம்சங்கள்:

உதாரணம்: எல்.ஈ.டிக்கள் மற்றும் அதிக சக்தி டிரான்சிஸ்டர்களில் பயன்படுத்தப்படும் காலியம் நைட்ரைடு (GaN) மெல்லிய படலங்கள், பெரும்பாலும் உலோக-கரிம வேதியியல் ஆவி படிவு (MOCVD) பயன்படுத்தி வளர்க்கப்படுகின்றன, இது ஆவி போக்குவரத்து முறையின் ஒரு வகை. முக்கிய GaN வேஃபர் உற்பத்தியாளர்கள் ஜப்பான், ஜெர்மனி மற்றும் அமெரிக்காவில் உள்ளனர்.

6. மெல்லிய படலப் படிவு நுட்பங்கள்

படிகப் பொருட்களின் மெல்லிய படலங்களை டெபாசிட் செய்வதற்கு பல நுட்பங்கள் உள்ளன. இதில் அடங்கும்:

பயன்பாடுகள்: நுண்ணிய மின்னணு சாதனங்கள், சூரிய மின்கலங்கள், ஒளியியல் பூச்சுகள் மற்றும் பல்வேறு பிற தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளை உற்பத்தி செய்வதற்கு மெல்லிய படலப் படிவு நுட்பங்கள் அவசியம்.

செயற்கை படிகங்களின் பயன்பாடுகள்

செயற்கை படிகங்கள் ஏராளமான தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் தொழில்களில் அத்தியாவசிய கூறுகள்:

சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

செயற்கை படிக வளர்ச்சி கணிசமாக முன்னேறியிருந்தாலும், சவால்கள் உள்ளன:

எதிர்கால ஆராய்ச்சி திசைகளில் பின்வருவன அடங்கும்:

செயற்கை படிக உற்பத்தி மற்றும் ஆராய்ச்சியில் உலகளாவிய தலைவர்கள்

செயற்கை படிக உற்பத்தி மற்றும் ஆராய்ச்சி ஆகியவை உலகளாவிய முயற்சிகள், முக்கிய வீரர்கள் பல்வேறு பகுதிகளில் உள்ளனர்:

குறிப்பிட்ட நிறுவனங்கள் மற்றும் நிறுவனங்கள் பெரும்பாலும் புதுமையின் முன்னணியில் உள்ளன, மேலும் அவற்றின் நடவடிக்கைகள் துறையில் முன்னேற்றத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. வணிக நிலப்பரப்பு மாறுபடுவதால், மிகவும் புதுப்பித்த தகவலுக்கு சமீபத்திய வெளியீடுகள், மாநாடுகள் மற்றும் தொழில் அறிக்கைகளைப் பார்ப்பது பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், முக்கிய வரலாற்று மற்றும் தற்போதைய ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் மற்றும் நிறுவனங்களில் (ஆனால் இவை மட்டும் அல்ல):

முடிவுரை

செயற்கை படிகங்களின் உருவாக்கம் நவீன அறிவியல் மற்றும் பொறியியலின் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சாதனை ஆகும். எங்கள் கணினிகளுக்கு சக்தி அளிக்கும் சிலிக்கான் சில்லுகள் முதல் மருத்துவ நடைமுறைகளில் பயன்படுத்தப்படும் லேசர்கள் வரை, செயற்கை படிகங்கள் எங்கள் வாழ்க்கையின் பல அம்சங்களை மாற்றியுள்ளன. ஆராய்ச்சி தொடர்கிறது மற்றும் புதிய தொழில்நுட்பங்கள் வெளிவருகின்றன, செயற்கை படிக வளர்ச்சியின் எதிர்காலம் இன்னும் அதிகமான முன்னேற்றங்களையும் பயன்பாடுகளையும் உறுதியளிக்கிறது, நாம் கற்பனை செய்யத் தொடங்கும் வழிகளில் உலகை வடிவமைக்கிறது. இந்தத் துறையில் உலகளாவிய ஒத்துழைப்பு மற்றும் போட்டி புதுமையை தொடர்ந்து தூண்டுகிறது மற்றும் சமூகத்தின் வளர்ந்து வரும் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய இந்த மதிப்புமிக்க பொருட்கள் கிடைக்கின்றன என்பதை உறுதி செய்கிறது.