সেমিকন্ডাক্টর কী?
একটি অর্ধপরিবাহী যন্ত্র হল একটি ইলেকট্রনিক উপাদান যা বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ব্যবহার করে কিন্তু এর বৈশিষ্ট্যগুলি একটি পরিবাহীর (যেমন তামা) এবং একটি অন্তরকের (যেমন কাচ) মধ্যে থাকে। এই যন্ত্রগুলি গ্যাসীয় অবস্থায় বা ভ্যাকুয়ামে তাপীয় নির্গমনের বিপরীতে কঠিন অবস্থায় বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ব্যবহার করে এবং বেশিরভাগ আধুনিক অ্যাপ্লিকেশনে তারা ভ্যাকুয়াম টিউব প্রতিস্থাপন করেছে।
সেমিকন্ডাক্টরের সবচেয়ে সাধারণ ব্যবহার হল ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট চিপগুলিতে। আমাদের আধুনিক কম্পিউটিং ডিভাইসগুলিতে, যার মধ্যে রয়েছে মোবাইল ফোন এবং ট্যাবলেট, কোটি কোটি ক্ষুদ্র সেমিকন্ডাক্টর থাকতে পারে যা একক চিপে সংযুক্ত থাকে এবং এগুলি একটি একক সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফারে আন্তঃসংযুক্ত থাকে।
একটি অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বিভিন্ন উপায়ে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যেমন বৈদ্যুতিক বা চৌম্বক ক্ষেত্র প্রবর্তন করে, আলো বা তাপের সংস্পর্শে এনে, অথবা একটি ডোপড মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন গ্রিডের যান্ত্রিক বিকৃতির কারণে। যদিও প্রযুক্তিগত ব্যাখ্যাটি বেশ বিস্তারিত, অর্ধপরিবাহীর হেরফেরই আমাদের বর্তমান ডিজিটাল বিপ্লবকে সম্ভব করে তুলেছে।
সেমিকন্ডাক্টরে অ্যালুমিনিয়াম কীভাবে ব্যবহার করা হয়?
অ্যালুমিনিয়ামের অনেক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এটিকে সেমিকন্ডাক্টর এবং মাইক্রোচিপগুলিতে ব্যবহারের জন্য একটি প্রাথমিক পছন্দ করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, অ্যালুমিনিয়ামের সিলিকন ডাই অক্সাইডের সাথে উচ্চতর আনুগত্য রয়েছে, যা সেমিকন্ডাক্টরের একটি প্রধান উপাদান (এখান থেকেই সিলিকন ভ্যালির নামকরণ হয়েছে)। এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য, অর্থাৎ এর বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা কম এবং তারের বন্ধনের সাথে চমৎকার যোগাযোগ তৈরি করে, অ্যালুমিনিয়ামের আরেকটি সুবিধা। এছাড়াও গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল শুষ্ক খোদাই প্রক্রিয়ায় অ্যালুমিনিয়াম গঠন করা সহজ, যা সেমিকন্ডাক্টর তৈরির একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। তামা এবং রূপার মতো অন্যান্য ধাতুগুলি উন্নত জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং বৈদ্যুতিক দৃঢ়তা প্রদান করে, তবে এগুলি অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় অনেক বেশি ব্যয়বহুল।
সেমিকন্ডাক্টর তৈরিতে অ্যালুমিনিয়ামের সবচেয়ে প্রচলিত প্রয়োগগুলির মধ্যে একটি হল স্পুটারিং প্রযুক্তি। মাইক্রোপ্রসেসর ওয়েফারগুলিতে উচ্চ-বিশুদ্ধ ধাতু এবং সিলিকনের ন্যানো পুরুত্বের পাতলা স্তর স্থাপন করা হয় স্পুটারিং নামে পরিচিত ভৌত বাষ্প জমার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে। উপাদানটি একটি লক্ষ্য থেকে বের করে একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে সিলিকনের একটি সাবস্ট্রেট স্তরে জমা করা হয় যা প্রক্রিয়াটি সহজতর করার জন্য গ্যাস দিয়ে পূর্ণ করা হয়; সাধারণত একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস যেমন আর্গন।
এই লক্ষ্যবস্তুর ব্যাকিং প্লেটগুলি অ্যালুমিনিয়াম দিয়ে তৈরি, যার মধ্যে ট্যানটালাম, তামা, টাইটানিয়াম, টাংস্টেন বা 99.9999% বিশুদ্ধ অ্যালুমিনিয়ামের মতো উচ্চ বিশুদ্ধতা পদার্থ জমা করার জন্য ব্যবহৃত হয়, যা তাদের পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত থাকে। সাবস্ট্রেটের পরিবাহী পৃষ্ঠের আলোক-বৈদ্যুতিক বা রাসায়নিক খোদাই সেমিকন্ডাক্টরের কার্যক্রমে ব্যবহৃত মাইক্রোস্কোপিক সার্কিট্রি প্যাটার্ন তৈরি করে।
সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়াকরণে সবচেয়ে সাধারণ অ্যালুমিনিয়াম খাদ হল 6061। খাদের সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য, সাধারণত ধাতুর পৃষ্ঠে একটি প্রতিরক্ষামূলক অ্যানোডাইজড স্তর প্রয়োগ করা হবে, যা ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করবে।
যেহেতু এগুলো এত সুনির্দিষ্ট ডিভাইস, তাই ক্ষয় এবং অন্যান্য সমস্যাগুলি নিবিড়ভাবে পর্যবেক্ষণ করা উচিত। অর্ধপরিবাহী ডিভাইসগুলিতে ক্ষয়ের জন্য বেশ কয়েকটি কারণ অবদান রাখে বলে পাওয়া গেছে, উদাহরণস্বরূপ প্লাস্টিকের মধ্যে প্যাকেজিং করা।