Indium gallium nitride
انڈیم گیلیم نائٹرائڈ (آئی این جی اے این،) ایک سیمی کنڈکٹر مواد ہے جو گیلیم نائٹرائڈ (جی اے این) اور انڈیم نائٹرائڈ (آئی این این) کے مرکب سے بنا ہے۔ یہ ایک سہ رخی گروپ III/گروپ V براہ راست بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر ہے۔ اس کے بینڈ گیپ کو مرکب دھات میں انڈیم کی مقدار میں فرق کرکے ٹیون کیا جا سکتا ہے۔ InxGa1 − xN میں INN کے لیے اورکت (0.69 eV) سے لے کر GaN کے بالائے بنفشی (3.4 eV) تک براہ راست بینڈ گیپ کا دورانیہ ہے۔ In/Ga کا تناسب عام طور پر 0.02/0.98 اور 0.3/0.7 کے درمیان ہوتا ہے۔ ایپلی کیشنز ایل ای ڈی انڈیم گیلیم نائٹرائڈ جدید نیلے اور سبز ایل ای ڈی میں روشنی خارج کرنے والی پرت ہے اور اکثر ایک شفاف سبسٹریٹ پر جی اے این بفر پر اگائی جاتی ہے، جیسے۔ نیلم یا سلکان کاربائڈ۔ اس کی حرارت کی صلاحیت زیادہ ہے اور آئنائزنگ تابکاری کے لیے اس کی حساسیت کم ہے (دوسرے گروپ III نائٹرائڈز کی طرح)، جو اسے شمسی فوٹو وولٹک آلات کے لیے بھی ممکنہ طور پر موزوں مواد بناتا ہے، خاص طور پر مصنوعی سیاروں کے لیے صفوں کے لیے۔ نظریاتی طور پر یہ پیش گوئی کی گئی ہے کہ انڈیم نائٹرائڈ کی اسپنڈل سڑنا 15 ٪ اور 85 ٪ کے درمیان کمپوزیشن کے لیے ہونا چاہیے، جس کی وجہ سے امیر اور گا سے بھرپور آئی این جی اے این کے علاقے یا کلسٹر بنتے ہیں۔ تاہم، تجرباتی مقامی ساخت کے مطالعے میں صرف ایک کمزور مرحلے کی علیحدگی کا مشاہدہ کیا گیا ہے۔ کم مواد والے ان جی اے این ملٹی کوانٹم کنوؤں پر کیتھوڈولومینسینس اور فوٹوولومینسینس ایکسائٹیشن کا استعمال کرتے ہوئے دیگر تجرباتی نتائج نے یہ ظاہر کیا ہے کہ ان جی اے این/جی اے این مرکب دھاتوں کے صحیح مادی پیرامیٹرز فراہم کرنا، ایل جی اے این/جی اے این سسٹمز کے لیے نظریاتی نقطہ نظر بھی ان جی اے این نینو اسٹرکچرز پر لاگو ہوتے ہیں۔ جی اے این ایک عیب دار مواد ہے جس میں عام نقل مکانی کی کثافت 108 سینٹی میٹر −2 سے زیادہ ہوتی ہے۔ نیلے اور سبز ایل ای ڈی میں استعمال ہونے والے اس طرح کے جی اے این بفرز پر اگائی جانے والی آئی این جی اے این تہوں سے روشنی کا اخراج اس طرح کے نقائص پر غیر تابکار دوبارہ ملاپ کی وجہ سے کم ہونے کی توقع ہے۔ اس کے باوجود، آئی این جی اے این کوانٹم ویلس، سبز، نیلے، سفید اور بالائے بنفشی روشنی خارج کرنے والے ڈایڈس اور ڈایڈس لیزرز میں موثر روشنی خارج کرنے والے ہیں۔ انڈیم سے مالا مال علاقوں میں آس پاس کے مواد کے مقابلے میں کم بینڈ گیپ ہوتا ہے اور چارج کیریئرز کے لیے کم ممکنہ توانائی کے علاقے پیدا ہوتے ہیں۔ الیکٹران سوراخ کے جوڑے وہاں پھنس جاتے ہیں اور روشنی کے اخراج کے ساتھ دوبارہ مل جاتے ہیں، بجائے اس کے کہ کرسٹل نقائص میں پھیل جائیں جہاں دوبارہ ملاوٹ غیر تابکار ہو۔ نیز، خود ساختہ کمپیوٹر سمیلیشنز سے پتہ چلتا ہے کہ ریڈی ایٹو ریکومبینیشن پر توجہ مرکوز ہوتی ہے جہاں علاقے انڈیم سے مالا مال ہوتے ہیں۔ خارج ہونے والی طول موج، جو مواد کے بینڈ کے فرق پر منحصر ہے، کو GaN/InN تناسب سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے، 0.02In/0.98Ga کے لیے قریب بالائے بنفشی سے لے کر 0.1In/0.9Ga کے لیے 390 nm تک، 0.2In/0.8Ga کے لیے بنفشی نیلے 420 nm تک، 0.3In/0.7Ga کے لیے نیلے 440 nm تک، زیادہ تناسب کے لیے سرخ تک اور InGaN تہوں کی موٹائی سے بھی جو عام طور پر 2-3 nm کی حد میں ہوتی ہیں۔ تاہم، ایٹمسٹک سیمولیشن کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اخراج کی توانائیاں آلہ کے طول و عرض کی چھوٹی تبدیلیوں پر معمولی انحصار کرتی ہیں۔ ڈیوائس سیمولیشن پر مبنی مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ بینڈ گیپ انجینئرنگ کا استعمال کرتے ہوئے، خاص طور پر گرین ایل ای ڈی کے لیے، آئی این جی اے این/جی اے این ایل ای ڈی کی کارکردگی میں اضافہ کرنا ممکن ہو سکتا ہے۔ فوٹو وولٹک ایک رینج پر آئی این جی اے این کے ساتھ بینڈ گیپ انجینئرنگ انجام دینے کی صلاحیت جو سورج کی روشنی کو ایک اچھا سپیکٹرم میچ فراہم کرتی ہے، آئی این جی اے این کو شمسی فوٹو وولٹک خلیوں کے لیے موزوں بناتی ہے۔ مختلف بینڈ گیپس کے ساتھ متعدد تہوں کو بڑھانا ممکن ہے، کیونکہ یہ مواد تہوں کے درمیان جالی کے عدم مطابقت سے پیدا ہونے والے نقائص کے لیے نسبتا بے حس ہے۔ 1. 1 ای وی اور 1.7 ای وی کے بینڈ گیپس والا دو پرتوں والا ملٹی جنکشن سیل نظریاتی طور پر 50 فیصد زیادہ سے زیادہ کارکردگی حاصل کر سکتا ہے، اور بینڈ گیپس کی ایک وسیع رینج میں متعدد تہوں کو جمع کرکے نظریاتی طور پر 70 فیصد تک کی کارکردگی کی توقع کی جاتی ہے۔ تجرباتی آئی این جی اے این سنگل جنکشن ڈیوائسز سے اہم فوٹو ریسپانس حاصل کیا گیا۔ آپٹیکل خصوصیات کو کنٹرول کرنے کے علاوہ، جس کے نتیجے میں بینڈ گیپ انجینئرنگ ہوتی ہے، فوٹو وولٹک ڈیوائس کی کارکردگی کو آپٹیکل پاتھ کی لمبائی بڑھانے اور لائٹ ٹریپنگ فراہم کرنے کے لیے مواد کی مائیکرو اسٹرکچر انجینئرنگ کے ذریعے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ ڈیوائس پر بڑھتے ہوئے نینو کالمن کے نتیجے میں روشنی کے ساتھ گونج دار تعامل ہو سکتا ہے، اور ان جی اے این نینو کالمن کو پلازما کے بہتر بخارات کا استعمال کرتے ہوئے کامیابی کے ساتھ جمع کیا گیا ہے۔ نینورڈ کی نشوونما ٹریڈنگ ڈسلوکیشنز کو کم کرنے میں بھی فائدہ مند ہو سکتی ہے جو شمسی سیل کی کارکردگی کو کم کرنے والے چارج ٹریپس کے طور پر کام کر سکتی ہے۔ میٹل ماڈیولڈ ایپیٹیکس پتلی فلموں کی پرت بہ پرت ترقی کو کنٹرول کرنے کی اجازت دیتا ہے جس میں پہلی جوہری پرت پر تناؤ میں نرمی کے ذریعے فعال تقریبا مثالی خصوصیات ہوتی ہیں۔ کرسٹل کے جالی کے ڈھانچے ایک کامل کرسٹل سے ملتے جلتے ہیں، اسی طرح کی چمک کے ساتھ۔ کرسٹل میں انڈیم کا مواد x ~ 0.22 سے 0.67 تک تھا۔ کرسٹل کے معیار اور نظری خصوصیات میں نمایاں بہتری x ~ 0.6 سے شروع ہوئی۔ انڈیم کو شامل کرنے میں سہولت فراہم کرنے کے لیے اور سطح کی مورفولوجی اور دھاتی چپچپا بازی کے پھیلاؤ کو بڑھانے کے لیے پیشگی ماڈیولیشن کے ساتھ فلمیں ~ 400 ڈگری سیلسیس پر اگائی گئیں۔ ان نتائج سے اعلی جالی کے ناقص حالات میں نائٹرائڈ سیمی کنڈکٹرز کے لیے ترقی کی تکنیکوں کی ترقی میں مدد ملنی چاہیے۔ کوانٹم ہیٹرو اسٹرکچرز کوانٹم ہیٹرو اسٹرکچرز اکثر GaN سے InGaN فعال تہوں کے ساتھ بنائے جاتے ہیں۔ InGaN کو دوسرے مواد کے ساتھ جوڑا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر۔ GaN، AlGaN، SiC، نیلم اور یہاں تک کہ سلکان پر۔ نینوروڈز ان جی اے این نینوروڈ ایل ای ڈی تین جہتی ڈھانچے ہیں جن میں بڑی اخراج کرنے والی سطح، بہتر کارکردگی اور پلانر ایل ای ڈی کے مقابلے میں زیادہ روشنی کا اخراج ہوتا ہے۔ حفاظت اور زہریلا پن InGaN کی زہریلی سائنس کی مکمل تحقیقات نہیں کی گئی ہیں۔ دھول جلد، آنکھوں اور پھیپھڑوں میں جلن پیدا کرتی ہے۔ انڈیم گیلیم نائٹرائڈ ذرائع (جیسے ٹرائمیتھائلینڈیم، ٹرائمیتھائل گیلیم اور امونیا) کے ماحول، صحت اور حفاظت کے پہلوؤں اور معیاری ایم او وی پی ای ذرائع کے صنعتی حفظان صحت کی نگرانی کے مطالعات کو حال ہی میں ایک جائزے میں رپورٹ کیا گیا ہے۔ یہ بھی دیکھیں کہ انڈیم گیلیئم فاسفائیڈ انڈیم گیلیئم آرسینائیڈ حوالہ جات انڈیم مرکبات گیلیئم مرکبات نائٹرائڈز III-V سیمی کنڈکٹر III-V مرکبات روشنی خارج کرنے والے ڈایڈڈ مواد