முதல் தலைமுறை, இரண்டாம் தலைமுறை, மூன்றாம் தலைமுறை மற்றும் நான்காம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் என்றால் என்ன?

செமிகண்டக்டர் பொருட்கள் என்பது அறை வெப்பநிலையில் கடத்திகள் மற்றும் இன்சுலேட்டர்களுக்கு இடையே மின் கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருட்கள் ஆகும், அவை ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், தகவல் தொடர்புகள், ஆற்றல் மற்றும் ஒளியியல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் போன்ற துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியுடன், குறைக்கடத்தி பொருட்கள் முதல் தலைமுறையிலிருந்து நான்காவது தலைமுறைக்கு உருவாகியுள்ளன.

20 ஆம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில், முதல் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் முக்கியமாக ஜெர்மானியம் (Ge) மற்றும்சிலிக்கான்(Si). உலகின் முதல் டிரான்சிஸ்டர் மற்றும் முதல் ஒருங்கிணைந்த சுற்று இரண்டும் ஜெர்மானியத்தால் ஆனது குறிப்பிடத்தக்கது. குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன், குறைந்த உருகுநிலை, மோசமான உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, நிலையற்ற நீரில் கரையக்கூடிய ஆக்சைடு அமைப்பு மற்றும் வாரம் இயந்திர வலிமை போன்ற குறைபாடுகள் காரணமாக, 1960 களின் பிற்பகுதியில் அது படிப்படியாக சிலிக்கானால் மாற்றப்பட்டது. அதன் உயர்ந்த உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, சிறந்த கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு, குறிப்பிடத்தக்க செலவு-செயல்திறன் மற்றும் ஏராளமான இருப்புகளுக்கு நன்றி, சிலிக்கான் படிப்படியாக ஜெர்மானியத்தை பிரதான பொருளாக மாற்றியது மற்றும் இன்றுவரை இந்த நிலையை பராமரிக்கிறது.

1990களில், காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) மற்றும் இண்டியம் பாஸ்பைடு (InP) ஆகியவை பிரதிநிதித்துவப் பொருட்களாக இரண்டாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் வெளிவரத் தொடங்கின. இரண்டாவது குறைக்கடத்தி பொருட்கள் பெரிய பேண்ட்கேப், குறைந்த கேரியர் செறிவு, உயர்ந்த ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் பண்புகள், அத்துடன் சிறந்த வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு போன்ற நன்மைகளை வழங்குகின்றன. இந்த நன்மைகள் மைக்ரோவேவ் தகவல்தொடர்பு, செயற்கைக்கோள் தொடர்பு, ஒளியியல் தொடர்பு, ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்கள் மற்றும் செயற்கைக்கோள் வழிசெலுத்தல் ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், கலவை குறைக்கடத்தி பொருட்களின் பயன்பாடுகள் அரிதான இருப்புக்கள், அதிக பொருள் செலவுகள், உள்ளார்ந்த நச்சுத்தன்மை, ஆழமான-நிலை குறைபாடுகள் மற்றும் பெரிய அளவிலான செதில்களை உருவாக்குவதில் சிரமம் போன்ற சிக்கல்களால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன.

21 ஆம் நூற்றாண்டில், மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் போன்றவைசிலிக்கான் கார்பைடு(SiC), காலியம் நைட்ரைடு (GaN), மற்றும் துத்தநாக ஆக்சைடு (ZnO) ஆகியவை தோன்றின. பரந்த-பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி பொருட்கள் என அறியப்படும், மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் உயர் முறிவு மின்னழுத்தம், உயர் எலக்ட்ரான் செறிவூட்டல் வேகம், விதிவிலக்கான வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் சிறந்த கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு போன்ற சிறந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த பொருட்கள் உயர் வெப்பநிலை, உயர் மின்னழுத்தம், உயர் அதிர்வெண், உயர் கதிர்வீச்சு மற்றும் உயர் சக்தி பயன்பாடுகளில் செயல்படும் குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் உற்பத்திக்கு ஏற்றது.

இப்போதெல்லாம், நான்காவது தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் குறிப்பிடப்படுகின்றனகாலியம் ஆக்சைடு(Ga₂O₃), வைரம் (C) மற்றும் அலுமினியம் நைட்ரைடு (AlN). இந்த பொருட்கள் அல்ட்ரா-வைட் பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி பொருட்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திகளை விட அதிக முறிவு புலம் வலிமை கொண்டது. அவை அதிக மின்னழுத்தம் மற்றும் சக்தி நிலைகளைத் தாங்கும், அதிக ஆற்றல் கொண்ட மின்னணு சாதனங்கள் மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட ரேடியோ அதிர்வெண் மின்னணு சாதனங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கு ஏற்றது. இருப்பினும், இந்த நான்காவது தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருட்களின் உற்பத்தி மற்றும் விநியோகச் சங்கிலி முதிர்ச்சியடையவில்லை, இது உற்பத்தி மற்றும் தயாரிப்பில் குறிப்பிடத்தக்க சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது.