M

MLOG

தமிழ்

படிகக் குறைபாடுகள், அவற்றின் வகைகள், உருவாக்கம், மற்றும் பொருள் பண்புகளில் அதன் தாக்கம் பற்றி உலகளாவிய பொருள் அறிவியலாளர்களுக்கான ஒரு விரிவான வழிகாட்டி.

படிகக் குறைபாடுகளைப் புரிந்துகொள்ளுதல்: ஒரு விரிவான வழிகாட்டி

படிகப் பொருட்கள், எண்ணற்ற தொழில்நுட்பங்களின் அடித்தளமாக விளங்குகின்றன, ஆனால் அவை அரிதாகவே ஒரு முழுமையான வரிசைப்படுத்தப்பட்ட நிலையில் காணப்படுகின்றன. மாறாக, அவை படிகக் குறைபாடுகள் எனப்படும் முழுமையற்ற தன்மைகளால் நிறைந்துள்ளன. இந்தக் குறைபாடுகள் பெரும்பாலும் தீங்கு விளைவிப்பதாகக் கருதப்பட்டாலும், ஒரு பொருளின் பண்புகளையும் அதன் செயல்பாட்டையும் ஆழமாகப் பாதிக்கின்றன. இந்தக் குறைபாடுகளைப் புரிந்துகொள்வது பொருள் அறிவியலாளர்கள் மற்றும் பொறியாளர்களுக்கு குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்குப் பொருட்களை வடிவமைக்கவும் மேம்படுத்தவும் மிக முக்கியமானது.

படிகக் குறைபாடுகள் என்றால் என்ன?

படிகக் குறைபாடுகள் என்பவை ஒரு படிகத் திடப்பொருளில் உள்ள அணுக்களின் சீரான காலமுறை அமைப்பில் ஏற்படும் ஒழுங்கற்ற தன்மைகள் ஆகும். முழுமையான வரிசையிலிருந்து ஏற்படும் இந்த விலகல்கள், ஒரு ஒற்றை அணு இல்லாததிலிருந்து பல அணு அடுக்குகளை உள்ளடக்கிய விரிவான கட்டமைப்புகள் வரை இருக்கலாம். அவை தனிச்சுழி வெப்பநிலைக்கு மேலான வெப்பநிலைகளில் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையானவை. அதாவது, அவற்றின் இருப்பு படிகப் பொருட்களின் உள்ளார்ந்த பண்பு ஆகும். குறைபாடுகளின் செறிவு பொதுவாக வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது அதிகரிக்கிறது.

படிகக் குறைபாடுகளின் வகைகள்

படிகக் குறைபாடுகள் அவற்றின் பரிமாணத்தின் அடிப்படையில் பரவலாக நான்கு முக்கிய வகைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளன:

புள்ளி குறைபாடுகள்

புள்ளி குறைபாடுகள் படிகக் குறைபாடுகளின் எளிமையான வகையாகும். சில பொதுவான வகைகள் பின்வருமாறு:

எடுத்துக்காட்டு: சிலிக்கான் (Si) குறைக்கடத்திகளில், பாஸ்பரஸ் (P) அல்லது போரான் (B) போன்ற பதிலீட்டு அசுத்தங்களை வேண்டுமென்றே அறிமுகப்படுத்துவது முறையே n-வகை மற்றும் p-வகை குறைக்கடத்திகளை உருவாக்குகிறது. இவை உலகெங்கிலும் உள்ள டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் செயல்பாட்டிற்கு மிக முக்கியமானவை.

கோட்டுக் குறைபாடுகள்: இடப்பெயர்ச்சிகள்

கோட்டுக் குறைபாடுகள், இடப்பெயர்ச்சிகள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன, இவை படிக அணிக்கோவையில் உள்ள நேரியல் முழுமையற்ற தன்மைகள் ஆகும். படிகப் பொருட்களின் நெகிழ் உருமாற்றத்திற்கு (plastic deformation) முதன்மையாக இவை காரணமாகும்.

இடப்பெயர்ச்சிகளில் இரண்டு முதன்மை வகைகள் உள்ளன:

இடப்பெயர்ச்சி இயக்கம்: இடப்பெயர்ச்சிகள் செலுத்தப்பட்ட தகைவின் கீழ் படிக அணிக்கோவை வழியாக நகர்கின்றன, இது ஒரு முழு அணுத் தளத்தில் உள்ள அணுப் பிணைப்புகளை உடைக்கத் தேவையான தகைவுகளை விட மிகக் குறைந்த தகைவுகளில் நெகிழ் உருமாற்றத்தை அனுமதிக்கிறது. இந்த இயக்கம் நழுவுதல் (slip) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இடப்பெயர்ச்சி இடைவினைகள்: இடப்பெயர்ச்சிகள் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்பு கொள்ளலாம், இது இடப்பெயர்ச்சி சிக்கல்களுக்கும் வேலைக் கடினமாக்கலுக்கும் (நெகிழ் உருமாற்றத்தால் பொருளை வலுப்படுத்துதல்) வழிவகுக்கிறது. தானிய எல்லைகள் மற்றும் பிற தடைகள் இடப்பெயர்ச்சி இயக்கத்தைத் தடுக்கின்றன, மேலும் வலிமையை அதிகரிக்கின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: தாமிரம் மற்றும் அலுமினியம் போன்ற பல உலோகங்களின் அதிக நீட்சித்தன்மை, அவற்றின் படிகக் கட்டமைப்புகள் வழியாக இடப்பெயர்ச்சிகள் எவ்வளவு எளிதாக நகர முடியும் என்பதுடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. இடப்பெயர்ச்சி இயக்கத்தைத் தடுப்பதற்காக கலப்புலோகக் கூறுகள் பெரும்பாலும் சேர்க்கப்படுகின்றன, இதன் மூலம் பொருளின் வலிமை அதிகரிக்கிறது.

மேற்பரப்புக் குறைபாடுகள்

மேற்பரப்புக் குறைபாடுகள் ஒரு படிகத்தின் மேற்பரப்புகள் அல்லது இடைமுகங்களில் ஏற்படும் முழுமையற்ற தன்மைகள் ஆகும். இவற்றில் அடங்குபவை:

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு வினையூக்கிப் பொருளின் மேற்பரப்பு, அதன் வினையூக்கச் செயல்பாட்டை அதிகரிக்க அதிக அடர்த்தியான மேற்பரப்புக் குறைபாடுகளுடன் (எ.கா., படிகள், முறுக்கல்கள்) வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்தக் குறைபாடுகள் வேதியியல் வினைகளுக்கு செயலில் உள்ள தளங்களை வழங்குகின்றன.

கனஅளவுக் குறைபாடுகள்

கனஅளவுக் குறைபாடுகள் என்பது படிகத்தின் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க கனஅளவை உள்ளடக்கிய விரிவான குறைபாடுகள் ஆகும். இவற்றில் அடங்குபவை:

எடுத்துக்காட்டு: எஃகு தயாரிப்பில், ஆக்சைடு அல்லது சல்பைடு உள்ளடக்கல்கள் தகைவு செறிவூட்டிகளாகச் செயல்பட்டு, பொருளின் கடினத்தன்மை மற்றும் சோர்வு எதிர்ப்பைக் குறைக்கும். இந்த உள்ளடக்கல்களின் உருவாக்கத்தைக் குறைக்க எஃகு தயாரிப்பு செயல்முறையின் கவனமான கட்டுப்பாடு மிக முக்கியமானது.

படிகக் குறைபாடுகளின் உருவாக்கம்

படிகக் குறைபாடுகள் பொருள் செயலாக்கத்தின் பல்வேறு கட்டங்களில் உருவாகலாம், அவற்றுள்:

பதப்படுத்துதல்: உயர் வெப்பநிலையில் பதப்படுத்துதல் அணுக்களின் இயக்கத்தை அதிகரிக்கிறது. இந்த செயல்முறை காலியிடங்களின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்கிறது மற்றும் சில இடப்பெயர்ச்சிகளை ஏற அல்லது ஒன்றையொன்று அழிக்க அனுமதிப்பதன் மூலம் அவற்றை அகற்ற முடியும். இருப்பினும், கட்டுப்பாடற்ற பதப்படுத்துதல் தானிய வளர்ச்சிக்கும் வழிவகுக்கும், சிறிய தானிய அளவுகள் விரும்பப்பட்டால் பொருளை பலவீனப்படுத்தக்கூடும்.

பொருள் பண்புகளில் படிகக் குறைபாடுகளின் தாக்கம்

படிகக் குறைபாடுகள் பரந்த அளவிலான பொருள் பண்புகளில் ஆழமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, அவற்றுள்:

எடுத்துக்காட்டு: ஜெட் என்ஜின்களில் பயன்படுத்தப்படும் சூப்பர் அலாய்களின் ஊர்ந்துதல் எதிர்ப்பு, உயர் வெப்பநிலையில் தானிய எல்லை நழுவுதல் மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி ஊர்ந்துதலைக் குறைக்க தானிய அளவு மற்றும் நுண்கட்டமைப்பை கவனமாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் மேம்படுத்தப்படுகிறது. இந்த சூப்பர் அலாய்கள், பெரும்பாலும் நிக்கல் அடிப்படையிலானவை, தீவிர இயக்க நிலைமைகளை நீண்ட காலத்திற்குத் தாங்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

படிகக் குறைபாடுகளைப் பண்பறிதல்

படிகக் குறைபாடுகளைப் பண்பறிய பல்வேறு நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

எடுத்துக்காட்டு: குறைக்கடத்தித் துறையில் மெல்லிய படலங்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளில் உள்ள குறைபாடுகளைப் பண்பறிய TEM பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது மின்னணு சாதனங்களின் தரம் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது.

படிகக் குறைபாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துதல்

படிகக் குறைபாடுகளின் வகையையும் செறிவையும் கட்டுப்படுத்துவது, குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்குப் பொருள் பண்புகளைத் தனிப்பயனாக்குவதற்கு அவசியமானது. இதை பல்வேறு முறைகள் மூலம் அடையலாம், அவற்றுள்:

எடுத்துக்காட்டு: எஃகைப் பக்குவப்படுத்தும் செயல்முறையில் எஃகைச் சூடாக்கி பின்னர் தணிப்பது, அதைத் தொடர்ந்து குறைந்த வெப்பநிலைக்கு மீண்டும் சூடாக்குவது ஆகியவை அடங்கும். இந்த செயல்முறை கார்பைடு வீழ்படிவுகளின் அளவு மற்றும் விநியோகத்தைக் கட்டுப்படுத்தி, எஃகின் கடினத்தன்மை மற்றும் நீட்சித்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

மேம்பட்ட கருத்துக்கள்: குறைபாடு பொறியியல்

குறைபாடு பொறியியல் என்பது குறிப்பிட்ட பொருள் பண்புகளை அடைய வேண்டுமென்றே படிகக் குறைபாடுகளை அறிமுகப்படுத்தி கையாள்வதில் கவனம் செலுத்தும் ஒரு வளர்ந்து வரும் துறையாகும். இந்த அணுகுமுறை குறிப்பாக போன்ற பயன்பாடுகளுக்கான புதிய பொருட்களை உருவாக்குவதில் பொருத்தமானது:

முடிவுரை

படிகக் குறைபாடுகள், பெரும்பாலும் முழுமையற்ற தன்மைகளாகக் கருதப்பட்டாலும், படிகப் பொருட்களின் ஒரு உள்ளார்ந்த மற்றும் முக்கியமான அம்சமாகும். அவற்றின் இருப்பு பொருள் பண்புகளையும் நடத்தையையும் ஆழமாகப் பாதிக்கிறது. படிகக் குறைபாடுகள், அவற்றின் வகைகள், உருவாக்கம் மற்றும் தாக்கம் பற்றிய ஒரு விரிவான புரிதல், பொருள் அறிவியலாளர்கள் மற்றும் பொறியாளர்களுக்கு பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளுக்குப் பொருட்களை வடிவமைக்கவும், செயலாக்கவும் மற்றும் தனிப்பயனாக்கவும் அவசியமானது. உலோகங்களை வலுப்படுத்துவதிலிருந்து குறைக்கடத்திகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவது மற்றும் புதிய குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்குவது வரை, படிகக் குறைபாடுகளின் கட்டுப்பாடு மற்றும் கையாளுதல் உலகளவில் பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியலின் முன்னேற்றத்தில் ஒரு முக்கிய பங்கைக் தொடர்ந்து வகிக்கும்.

குறைபாடு பொறியியலில் மேலும் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு, முன்னோடியில்லாத பண்புகள் மற்றும் செயல்பாடுகளைக் கொண்ட பொருட்களை உருவாக்குவதற்கான மகத்தான வாக்குறுதியைக் கொண்டுள்ளது.