जैविक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर: Difference between revisions

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[[File:Organic CMOS logic circuit.jpg|thumb|ऑर्गेनिक [[सीएमओएस]] लॉजिक परिपथ। कुल मोटाई 3μm से कम है। स्केल बार: 25 मिमी]]f एक कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (ओएफईटी) क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर है | जो अपने चैनल में [[कार्बनिक अर्धचालक]] का उपयोग करता है। ओएफईटी या तो छोटे अणुओं के वैक्यूम वाष्पीकरण द्वारा तैयार किया जा सकता है | [[पॉलिमर]] या छोटे अणुओं के समाधान-ढलाई, या सब्सट्रेट पर खुली एकल-क्रिस्टलीय कार्बनिक परत के यांत्रिक हस्तांतरण द्वारा होता है। इन उपकरणों को कम निवेश/व्यय, बड़े क्षेत्र के इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों और [[बायोडिग्रेडेबल इलेक्ट्रॉनिक्स]] को साकार करने के लिए विकसित किया गया है। ओएफईटी को विभिन्न उपकरण ज्यामिति के साथ निर्मित किया गया है। सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उपकरण ज्यामिति टॉप ड्रेन और सोर्स [[इलेक्ट्रोड]] के साथ बॉटम गेट है | क्योंकि यह ज्यामिति [[ पतली फिल्म वाला ट्रांजिस्टर |पतली फिल्म वाला ट्रांजिस्टर]] के समान है। थिन-फिल्म सिलिकॉन ट्रांजिस्टर (टीएफटी) थर्मली ग्रो सिलिकॉन डाइऑक्साइड का उपयोग कर रहा है। SiO<sub>2</sub> [[गेट ढांकता हुआ|गेट डाइलेक्ट्रिक]] के रूप में कार्बनिक पॉलिमर, जैसे कि पॉली (मिथाइल-मेथैक्राइलेट) (पॉली ([[पॉलिमिथाइल मेथाक्रायलेट)]])) को [[गेट ढांकता हुआ|डाइलेक्ट्रिक]] भी उपयोग किया जा सकता है।<ref name=Salleo02>{{cite journal |last1=Salleo |first1=A |last2=Chabinyc |first2=M.L.|last3=Yang|first3=M.S. |last4=Street|first4=RA|year= 2002|title= पॉलिमर पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर रासायनिक रूप से संशोधित ढांकता हुआ इंटरफेस के साथ|journal= Applied Physics Letters|volume= 81|issue= 23|pages= 4383–4385|bibcode = 2002ApPhL..81.4383S |doi = 10.1063/1.1527691 }}</ref> ओएफईटी के लाभों में से , विशेष रूप से अकार्बनिक टीएफटी की तुलना में, उनका अभूतपूर्व भौतिक लचीलापन है |<ref>{{cite journal |last1=Kaltenbrunner |first1=Martin |title=अगोचर प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक अल्ट्रा-लाइटवेट डिज़ाइन|journal=Nature |date=2013 |volume=499 |issue=7459 |pages=458–463 |doi=10.1038/nature12314|pmid=23887430 |bibcode=2013Natur.499..458K |s2cid=2657929 }}</ref> जो जैवसंगत अनुप्रयोगों की ओर जाता है, उदाहरण के लिए व्यक्तिगत बायोमेडिसिन और बायोइलेक्ट्रॉनिक्स के भविष्य के स्वास्थ्य देखभाल उद्योग में होता है।<ref>{{cite journal |last1=Nawrocki |first1=Robert |title=300‐nm Imperceptible, Ultraflexible, and Biocompatible e‐Skin Fit with Tactile Sensors and Organic Transistors |journal=Advanced Electronic Materials |date=2016 |volume=2 |issue=4 |pages=1500452 |doi=10.1002/aelm.201500452|s2cid=138355533 }}</ref>
[[File:Organic CMOS logic circuit.jpg|thumb|ऑर्गेनिक [[सीएमओएस]] लॉजिक परिपथ। कुल मोटाई 3μm से कम है। स्केल बार: 25 मिमी]]f एक कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (ओएफईटी) क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर है | जो अपने चैनल में [[कार्बनिक अर्धचालक]] का उपयोग करता है। ओएफईटी या तो छोटे अणुओं के वैक्यूम वाष्पीकरण द्वारा तैयार किया जा सकता है | [[पॉलिमर]] या छोटे अणुओं के समाधान-ढलाई, या सब्सट्रेट पर खुली एकल-क्रिस्टलीय कार्बनिक परत के यांत्रिक हस्तांतरण द्वारा होता है। इन उपकरणों को कम निवेश/व्यय, बड़े क्षेत्र के इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों और [[बायोडिग्रेडेबल इलेक्ट्रॉनिक्स]] को साकार करने के लिए विकसित किया गया है। ओएफईटी को विभिन्न उपकरण ज्यामिति के साथ निर्मित किया गया है। सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उपकरण ज्यामिति टॉप ड्रेन और सोर्स [[इलेक्ट्रोड]] के साथ बॉटम गेट है | क्योंकि यह ज्यामिति [[ पतली फिल्म वाला ट्रांजिस्टर |पतली फिल्म वाला ट्रांजिस्टर]] के समान है। थिन-फिल्म सिलिकॉन ट्रांजिस्टर (टीएफटी) थर्मली ग्रो सिलिकॉन डाइऑक्साइड का उपयोग कर रहा है। SiO<sub>2</sub> [[गेट ढांकता हुआ|गेट डाइलेक्ट्रिक]] के रूप में कार्बनिक पॉलिमर, जैसे कि पॉली (मिथाइल-मेथैक्राइलेट) (पॉली ([[पॉलिमिथाइल मेथाक्रायलेट)]])) को [[गेट ढांकता हुआ|डाइलेक्ट्रिक]] भी उपयोग किया जा सकता है।<ref name=Salleo02>{{cite journal |last1=Salleo |first1=A |last2=Chabinyc |first2=M.L.|last3=Yang|first3=M.S. |last4=Street|first4=RA|year= 2002|title= पॉलिमर पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर रासायनिक रूप से संशोधित ढांकता हुआ इंटरफेस के साथ|journal= Applied Physics Letters|volume= 81|issue= 23|pages= 4383–4385|bibcode = 2002ApPhL..81.4383S |doi = 10.1063/1.1527691 }}</ref> ओएफईटी के लाभों में से , विशेष रूप से अकार्बनिक टीएफटी की तुलना में, उनका अभूतपूर्व भौतिक लचीलापन है |<ref>{{cite journal |last1=Kaltenbrunner |first1=Martin |title=अगोचर प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक अल्ट्रा-लाइटवेट डिज़ाइन|journal=Nature |date=2013 |volume=499 |issue=7459 |pages=458–463 |doi=10.1038/nature12314|pmid=23887430 |bibcode=2013Natur.499..458K |s2cid=2657929 }}</ref> जो जैवसंगत अनुप्रयोगों की ओर जाता है, उदाहरण के लिए व्यक्तिगत बायोमेडिसिन और बायोइलेक्ट्रॉनिक्स के भविष्य के स्वास्थ्य देखभाल उद्योग में होता है।<ref>{{cite journal |last1=Nawrocki |first1=Robert |title=300‐nm Imperceptible, Ultraflexible, and Biocompatible e‐Skin Fit with Tactile Sensors and Organic Transistors |journal=Advanced Electronic Materials |date=2016 |volume=2 |issue=4 |pages=1500452 |doi=10.1002/aelm.201500452|s2cid=138355533 }}</ref>
मई 2007 में, [[सोनी]] ने पहले पूर्ण-रंग, वीडियो-दर, लचीले, सभी प्लास्टिक डिस्प्ले की सूचना देती थी।<ref>[http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/200705/07-053/index.html プラスチックフィルム上の有機TFT駆動有機ELディスプレイで世界初のフルカラー表示を実現]. sony.co.jp (in Japanese)</ref><ref>[http://pinktentacle.com/2007/05/flexible-full-color-organic-el-display/ Flexible, full-color OLED display]. pinktentacle.com (2007-06-24).</ref> जिसमें पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर और प्रकाश उत्सर्जक पिक्सेल दोनों कार्बनिक पदार्थों से बने थे।
मई 2007 में, [[सोनी]] ने पहले पूर्ण-रंग, वीडियो-दर, लचीले, सभी प्लास्टिक डिस्प्ले की सूचना देती थी।<ref>[http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/200705/07-053/index.html プラスチックフィルム上の有機TFT駆動有機ELディスプレイで世界初のフルカラー表示を実現]. sony.co.jp (in Japanese)</ref><ref>[http://pinktentacle.com/2007/05/flexible-full-color-organic-el-display/ Flexible, full-color OLED display]. pinktentacle.com (2007-06-24).</ref> जिसमें पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर और प्रकाश उत्सर्जक पिक्सेल दोनों कार्बनिक पदार्थों से बने थे।
'''ओएफईटी सामग्रियों की सामान्य विशेषता सुगन्धित या अन्यथा संयुग्मित प्रणाली π-इलेक्ट्रॉन प्रणाली का समावेश है | जो कक्षीय तरंगों के निरूपण की सुविधा प्रदान करती है।'''


== ओएफईटी का इतिहास ==
== ओएफईटी का इतिहास ==
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क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफईटी) की अवधारणा सबसे पहले [[जूलियस एडगर लिलियनफेल्ड]] द्वारा प्रस्तावित की गई थी | जिन्होंने 1930 में अपने विचार के लिए पेटेंट प्राप्त किया था।<ref>{{Cite patent|country=US|number=1745175|pubdate=1930-01-28|title=विद्युत धाराओं को नियंत्रित करने की विधि और उपकरण|inventor1-last=Lilienfeld|inventor1-first=Julius Edgar}}</ref> उन्होंने प्रस्तावित किया कि क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड के बीच संचालन चैनल के साथ [[संधारित्र]] के रूप में व्यवहार करता है। गेट इलेक्ट्रोड पर प्रयुक्त वोल्टेज प्रणाली /पद्धति के माध्यम से बहने वाले आवेश वाहकों की मात्रा को नियंत्रित करता है।
क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफईटी) की अवधारणा सबसे पहले [[जूलियस एडगर लिलियनफेल्ड]] द्वारा प्रस्तावित की गई थी | जिन्होंने 1930 में अपने विचार के लिए पेटेंट प्राप्त किया था।<ref>{{Cite patent|country=US|number=1745175|pubdate=1930-01-28|title=विद्युत धाराओं को नियंत्रित करने की विधि और उपकरण|inventor1-last=Lilienfeld|inventor1-first=Julius Edgar}}</ref> उन्होंने प्रस्तावित किया कि क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड के बीच संचालन चैनल के साथ [[संधारित्र]] के रूप में व्यवहार करता है। गेट इलेक्ट्रोड पर प्रयुक्त वोल्टेज प्रणाली /पद्धति के माध्यम से बहने वाले आवेश वाहकों की मात्रा को नियंत्रित करता है।
   
   
धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक: [[MOSFET|मोसफेट]] (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) का उपयोग करके [[बेल लैब्स]] में [[मोहम्मद ओटाला]] और डॉन काहंग द्वारा पहला इंसुलेटेड-गेट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर रचना और तैयार किया गया था। इसका आविष्कार 1959 में हुआ था |<ref name="computerhistory">{{cite journal|url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/metal-oxide-semiconductor-mos-transistor-demonstrated/|title=1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated|journal=The Silicon Engine|publisher=[[Computer History Museum]]}}</ref> और 1960 में प्रस्तुत किया गया था।<ref>{{cite journal |last1=Atalla |first1=M. |author1-link=Mohamed Atalla |last2=Kahng |first2=D. |author2-link=Dawon Kahng |title=सिलिकॉन-सिलिकॉन डाइऑक्साइड क्षेत्र प्रेरित सतह उपकरण|journal=IRE-AIEE Solid State Device Research Conference |date=1960}}</ref> एमओएस ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है | एमओएसएफईटी विश्व / संसार में सबसे व्यापक रूप से निर्मित उपकरण है।<ref name="computerhistory2018">{{cite web |title=13 Sextillion & Counting: The Long & Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History |url=https://www.computerhistory.org/atchm/13-sextillion-counting-the-long-winding-road-to-the-most-frequently-manufactured-human-artifact-in-history/ |date=April 2, 2018 |website=[[Computer History Museum]] |access-date=28 July 2019}}</ref><ref name="Baker">{{cite book |last1=Baker |first1=R. Jacob |title=CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation |date=2011 |publisher=[[John Wiley & Sons]] |isbn=978-1118038239 |page=7 |url=https://books.google.com/books?id=kxYhNrOKuJQC&pg=PA7}}</ref> पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) की अवधारणा पहली बार जे टोर्केल वॉलमार्क द्वारा प्रस्तावित की गई थी | जिन्होंने 1957 में पतली फिल्म एमओएसएफईटी के लिए पेटेंट दायर किया था | जिसमें जर्मेनियम मोनोऑक्साइड को गेट डाइइलेक्ट्रिक के रूप में उपयोग किया गया था। 1962 में वॉलमार्क के विचारों को प्रयुक्त करने वाले पॉल के वीमर द्वारा थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर विकसित किया गया था।<ref name=Weimer>{{cite journal|title = TFT – A New Thin-Film Transistor| journal = [[Proc. IRE]]|year=1962|volume = 50|pages = 1462–1469|author = Weimer, P.K. |doi = 10.1109/JRPROC.1962.288190|issue = 6| s2cid = 51650159}}</ref> टीएफटी विशेष प्रकार का मोसफेट है।<ref name="Kimizuka">{{cite book |last1=Kimizuka |first1=Noboru |last2=Yamazaki |first2=Shunpei |title=Physics and Technology of Crystalline Oxide Semiconductor CAAC-IGZO: Fundamentals |date=2016 |publisher=John Wiley & Sons |isbn=9781119247401 |page=217 |url=https://books.google.com/books?id=_iTRDAAAQBAJ&pg=PA217}}</ref>
धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक [[MOSFET|मोसफेट]] (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) का उपयोग करके [[बेल लैब्स]] में [[मोहम्मद ओटाला]] और डॉन काहंग द्वारा पहला इंसुलेटेड-गेट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर रचना और तैयार किया गया था। इसका आविष्कार 1959 में हुआ था <ref name="computerhistory">{{cite journal|url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/metal-oxide-semiconductor-mos-transistor-demonstrated/|title=1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated|journal=The Silicon Engine|publisher=[[Computer History Museum]]}}</ref> और 1960 में प्रस्तुत किया गया था।<ref>{{cite journal |last1=Atalla |first1=M. |author1-link=Mohamed Atalla |last2=Kahng |first2=D. |author2-link=Dawon Kahng |title=सिलिकॉन-सिलिकॉन डाइऑक्साइड क्षेत्र प्रेरित सतह उपकरण|journal=IRE-AIEE Solid State Device Research Conference |date=1960}}</ref> एमओएस ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है | एमओएसएफईटी विश्व / संसार में सबसे व्यापक रूप से निर्मित उपकरण है।<ref name="computerhistory2018">{{cite web |title=13 Sextillion & Counting: The Long & Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History |url=https://www.computerhistory.org/atchm/13-sextillion-counting-the-long-winding-road-to-the-most-frequently-manufactured-human-artifact-in-history/ |date=April 2, 2018 |website=[[Computer History Museum]] |access-date=28 July 2019}}</ref><ref name="Baker">{{cite book |last1=Baker |first1=R. Jacob |title=CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation |date=2011 |publisher=[[John Wiley & Sons]] |isbn=978-1118038239 |page=7 |url=https://books.google.com/books?id=kxYhNrOKuJQC&pg=PA7}}</ref> पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) की अवधारणा पहली बार जे टोर्केल वॉलमार्क द्वारा प्रस्तावित की गई थी | जिन्होंने 1957 में पतली फिल्म एमओएसएफईटी के लिए पेटेंट दायर किया था | जिसमें जर्मेनियम मोनोऑक्साइड को गेट डाइइलेक्ट्रिक के रूप में उपयोग किया गया था। 1962 में वॉलमार्क के विचारों को प्रयुक्त करने वाले पॉल के वीमर द्वारा थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर विकसित किया गया था।<ref name=Weimer>{{cite journal|title = TFT – A New Thin-Film Transistor| journal = [[Proc. IRE]]|year=1962|volume = 50|pages = 1462–1469|author = Weimer, P.K. |doi = 10.1109/JRPROC.1962.288190|issue = 6| s2cid = 51650159}}</ref> टीएफटी विशेष प्रकार का मोसफेट है।<ref name="Kimizuka">{{cite book |last1=Kimizuka |first1=Noboru |last2=Yamazaki |first2=Shunpei |title=Physics and Technology of Crystalline Oxide Semiconductor CAAC-IGZO: Fundamentals |date=2016 |publisher=John Wiley & Sons |isbn=9781119247401 |page=217 |url=https://books.google.com/books?id=_iTRDAAAQBAJ&pg=PA217}}</ref>


पदार्थ और निर्माण की बढ़ती निवेश/व्यय, साथ ही अधिक पर्यावरण के अनुकूल इलेक्ट्रॉनिक्स पदार्थ में जनहित, ने हाल के वर्षों में जैविक आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास का समर्थन किया है। 1986 में, [[मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक]] के शोधकर्ता एच. कोज़ुका, ए. त्सुमुरा और त्सुनेया एंडो ने पहले जैविक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की सूचना दी थी |<ref>{{cite web |title=What are OLEDs and OLETs? |url=http://www.lamp-project.eu/Edu/what-are-oleds-and-olets |website=LAMP Project |publisher=[[Framework Programmes for Research and Technological Development]] |access-date=29 July 2019}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Tsumura |first1=A. |last2=Koezuka |first2=H. |last3=Ando |first3=Tsuneya |title=Macromolecular electronic device: Field‐effect transistor with a polythiophene thin film |journal=[[Applied Physics Letters]] |date=3 November 1986 |volume=49 |issue=18 |pages=1210–1212 |doi=10.1063/1.97417 |bibcode=1986ApPhL..49.1210T |issn=0003-6951}}</ref> [[थियोफीन]] अणुओं के बहुलक पर आधारित है।<ref name="Koezuka1988">{{cite journal|title=पॉलीथियोफीन पतली फिल्म के साथ फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर|journal=Synthetic Metals|volume=18|issue=1–3|year=1987|pages=699–704|doi=10.1016/0379-6779(87)90964-7|last1=Koezuka|first1=H.|last2=Tsumura|first2=A.|last3=Ando|first3=Tsuneya}}</ref> थियोफीन पॉलिमर प्रकार की [[संयुग्मित प्रणाली]] है | जो बहुमूल्य, मूल्यवानधातु ऑक्साइड अर्धचालकों के उपयोग की आवश्यकता को समाप्त करते हुए आवेश का संचालन करने में सक्षम है। इसके अतिरिक्त, अन्य संयुग्मित पॉलिमर में अर्धचालक गुण पाए गए हैं। पिछले कुछ दशकों में ओएफईटी रचना में भी सुधार हुआ है। कई ओएफईटी अब पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) मॉडल के आधार पर रचना किए गए हैं | जो उपकरणों को उनके रचना में कम प्रवाहकीय पदार्थ का उपयोग करने की अनुमति देता है। पिछले कुछ वर्षों में इन मॉडलों में [[क्षेत्र-प्रभाव गतिशीलता]] और प्रारंभ-बंद वर्तमान अनुपात में सुधार किया गया है।
पदार्थ और निर्माण की बढ़ती निवेश/व्यय, साथ ही अधिक पर्यावरण के अनुकूल इलेक्ट्रॉनिक्स पदार्थ में जनहित, ने हाल के वर्षों में जैविक आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास का समर्थन किया है। 1986 में, [[मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक]] के शोधकर्ता एच. कोज़ुका, ए. त्सुमुरा और त्सुनेया एंडो ने पहले जैविक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की सूचना दी थी |<ref>{{cite web |title=What are OLEDs and OLETs? |url=http://www.lamp-project.eu/Edu/what-are-oleds-and-olets |website=LAMP Project |publisher=[[Framework Programmes for Research and Technological Development]] |access-date=29 July 2019}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Tsumura |first1=A. |last2=Koezuka |first2=H. |last3=Ando |first3=Tsuneya |title=Macromolecular electronic device: Field‐effect transistor with a polythiophene thin film |journal=[[Applied Physics Letters]] |date=3 November 1986 |volume=49 |issue=18 |pages=1210–1212 |doi=10.1063/1.97417 |bibcode=1986ApPhL..49.1210T |issn=0003-6951}}</ref> [[थियोफीन]] अणुओं के बहुलक पर आधारित है।<ref name="Koezuka1988">{{cite journal|title=पॉलीथियोफीन पतली फिल्म के साथ फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर|journal=Synthetic Metals|volume=18|issue=1–3|year=1987|pages=699–704|doi=10.1016/0379-6779(87)90964-7|last1=Koezuka|first1=H.|last2=Tsumura|first2=A.|last3=Ando|first3=Tsuneya}}</ref> थियोफीन पॉलिमर प्रकार की [[संयुग्मित प्रणाली]] है | जो बहुमूल्य, मूल्यवानधातु ऑक्साइड अर्धचालकों के उपयोग की आवश्यकता को समाप्त करते हुए आवेश का संचालन करने में सक्षम है। इसके अतिरिक्त, अन्य संयुग्मित पॉलिमर में अर्धचालक गुण पाए गए हैं। पिछले कुछ दशकों में ओएफईटी रचना में भी सुधार हुआ है। कई ओएफईटी अब पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) मॉडल के आधार पर रचना किए गए हैं | जो उपकरणों को उनके रचना में कम प्रवाहकीय पदार्थ का उपयोग करने की अनुमति देता है। पिछले कुछ वर्षों में इन मॉडलों में [[क्षेत्र-प्रभाव गतिशीलता]] और प्रारंभ-बंद वर्तमान अनुपात में सुधार किया गया है।
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क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के तीन आवश्यक घटक स्रोत, नाली और द्वार हैं। फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर सामान्यतः कैपेसिटर के रूप में काम करते हैं। वे दो प्लेटों से बने होते हैं। एक प्लेट दो [[ओमिक संपर्क]] के बीच संवाहक चैनल के रूप में काम करती है | जिन्हें स्रोत और नाली संपर्क कहा जाता है। दूसरी प्लेट चैनल में प्रेरित चार्ज को नियंत्रित करने के लिए काम करती है और इसे गेट कहा जाता है। चैनल में वाहकों की गति की दिशा स्रोत से नाली की ओर होती है। इसलिए इन तीन घटकों के बीच संबंध यह है कि गेट वाहक आंदोलन को स्रोत से नाली तक नियंत्रित करता है।<ref name="Shur">{{cite book |last= Shur |first= Michael|title= अर्धचालक उपकरणों की भौतिकी|publisher= [[Prentice-Hall]] |location= Englewood Cliffs, NJ|date=September 1990 |isbn= 978-0-13-666496-3}}</ref>
क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के तीन आवश्यक घटक स्रोत, नाली और द्वार हैं। फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर सामान्यतः कैपेसिटर के रूप में काम करते हैं। वे दो प्लेटों से बने होते हैं। एक प्लेट दो [[ओमिक संपर्क]] के बीच संवाहक चैनल के रूप में काम करती है | जिन्हें स्रोत और नाली संपर्क कहा जाता है। दूसरी प्लेट चैनल में प्रेरित चार्ज को नियंत्रित करने के लिए काम करती है और इसे गेट कहा जाता है। चैनल में वाहकों की गति की दिशा स्रोत से नाली की ओर होती है। इसलिए इन तीन घटकों के बीच संबंध यह है कि गेट वाहक आंदोलन को स्रोत से नाली तक नियंत्रित करता है।<ref name="Shur">{{cite book |last= Shur |first= Michael|title= अर्धचालक उपकरणों की भौतिकी|publisher= [[Prentice-Hall]] |location= Englewood Cliffs, NJ|date=September 1990 |isbn= 978-0-13-666496-3}}</ref>


जब इस कैपेसिटर अवधारणा को उपकरण रचना पर प्रयुक्त किया जाता है, अर्थात गेट में अंतर के आधार पर विभिन्न उपकरण बनाए जा सकते हैं। यह गेट पदार्थ हो सकती है, चैनल के संबंध में गेट का स्थान, गेट को चैनल से कैसे अलग किया जाता है, और किस प्रकार का वाहक गेट वोल्टेज द्वारा चैनल में प्रेरित होता है (जैसे एन-चैनल उपकरण में इलेक्ट्रॉन , पी-चैनल उपकरण में छेद, और डबल इंजेक्शन उपकरण में इलेक्ट्रॉन और छेद दोनों)।
जब इस कैपेसिटर अवधारणा को उपकरण रचना पर प्रयुक्त किया जाता है, अर्थात गेट में अंतर के आधार पर विभिन्न उपकरण बनाए जा सकते हैं। यह गेट पदार्थ हो सकती है | चैनल के संबंध में गेट का स्थान, गेट को चैनल से कैसे अलग किया जाता है, और किस प्रकार का वाहक गेट वोल्टेज द्वारा चैनल में प्रेरित होता है |(जैसे एन-चैनल उपकरण में इलेक्ट्रॉन , पी-चैनल उपकरण में छेद, और डबल इंजेक्शन उपकरण में इलेक्ट्रॉन और छेद दोनों)।


[[Image:3_FET_structure.png|thumb|250px|चित्र 1. तीन प्रकार के फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एफईटी) की योजनाबद्ध: (ए) धातु-इन्सुलेटर-अर्धचालक एफईटी (एमआईएसएफईटी); (बी) मेटल-अर्धचालक एफईटी (एमईएसएफईटी); (सी) पतली फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी)।]]वाहक के गुणों द्वारा वर्गीकृत, तीन प्रकार के एफईटी को चित्र 1 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है।<ref name="Horowitz1998">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=bkOMDgwFA28C |last=Horowitz|first=Paul|author-link=Paul Horowitz|author2=Winfield Hill |title=इलेक्ट्रॉनिक्स की कला|edition=2nd|year=1989|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-37095-0|author2-link=Winfield Hill}}</ref> वे मोसफेट (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर), मेसफेट (मेटल-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) और टीएफटी (थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर) हैं।
[[Image:3_FET_structure.png|thumb|250px|चित्र 1. तीन प्रकार के फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एफईटी) की योजनाबद्ध: (ए) धातु-इन्सुलेटर-अर्धचालक एफईटी (एमआईएसएफईटी); (बी) मेटल-अर्धचालक एफईटी (एमईएसएफईटी); (सी) पतली फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी)।]]वाहक के गुणों द्वारा वर्गीकृत, तीन प्रकार के एफईटी को चित्र 1 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है।<ref name="Horowitz1998">{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=bkOMDgwFA28C |last=Horowitz|first=Paul|author-link=Paul Horowitz|author2=Winfield Hill |title=इलेक्ट्रॉनिक्स की कला|edition=2nd|year=1989|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0-521-37095-0|author2-link=Winfield Hill}}</ref> वे मोसफेट (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर), मेसफेट (मेटल-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) और टीएफटी (थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर) हैं।


=== एमओएसएफईटी ===
=== एमओएसएफईटी ===
आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में सबसे प्रमुख और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एफईटी मोसफेट (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक एफईटी) है। इस श्रेणी में विभिन्न प्रकार हैं, जैसे [[MISFET|मिस्फेट]] (धातु-इन्सुलेटर-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर), और [[IGFET|आईजीएफईटी]] (अछूता-गेट एफईटी)। एमआईएसएफईटी का योजनाबद्ध चित्र 1ए में दिखाया गया है। स्रोत और नाली अर्धचालक से जुड़े हुए हैं और गेट को इन्सुलेटर की परत से चैनल से अलग किया जाता है। यदि गेट पर कोई पूर्वाग्रह (संभावित अंतर) प्रयुक्त नहीं होता है, तो धातु के संचालन बैंड और अर्धचालक [[फर्मी स्तर]] के ऊर्जा अंतर के कारण बैंड झुकने को प्रेरित किया जाता है। इसलिए, अर्धचालक और इन्सुलेटर के इंटरफेस पर छिद्रों की उच्च सांद्रता बनती है। जब गेट संपर्क पर पर्याप्त सकारात्मक पूर्वाग्रह प्रयुक्त होता है, तो मुड़ा हुआ बैंड सपाट हो जाता है। यदि बड़ा सकारात्मक पूर्वाग्रह प्रयुक्त किया जाता है, तो विपरीत दिशा में बैंड झुकता है और इन्सुलेटर-अर्धचालक इंटरफ़ेस के करीब का क्षेत्र छिद्रों से रहित हो जाता है। फिर क्षीण क्षेत्र बनता है। इससे भी बड़े सकारात्मक पूर्वाग्रह पर, बैंड बेंडिंग इतना बड़ा हो जाता है | कि अर्धचालक और इंसुलेटर के इंटरफेस पर फर्मी स्तर वैलेंस बैंड के शीर्ष की तुलना में चालन बैंड के नीचे के करीब हो जाता है, इसलिए, यह व्युत्क्रम बनाता है | इलेक्ट्रॉनों की परत, संवाहक चैनल प्रदान करती है। अंत में, यह उपकरण को प्रारंभ करता है।<ref name=Shockley>{{cite journal|title = एक एकध्रुवीय "क्षेत्र-प्रभाव" ट्रांजिस्टर| journal = [[Proc. IRE]]| year = 1952| volume =40|pages=1365–1376|doi = 10.1109/JRPROC.1952.273964|issue = 11|last1 = Shockley|first1 = W.| s2cid = 51666093}}</ref>
आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में सबसे प्रमुख और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एफईटी मोसफेट (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक एफईटी) है। इस श्रेणी में विभिन्न प्रकार हैं | जैसे [[MISFET|मिस्फेट]] (धातु-इन्सुलेटर-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर), और [[IGFET|आईजीएफईटी]] (अछूता-गेट एफईटी)। एमआईएसएफईटी का योजनाबद्ध चित्र 1ए में दिखाया गया है। स्रोत और नाली अर्धचालक से जुड़े हुए हैं और गेट को इन्सुलेटर की परत से चैनल से अलग किया जाता है। यदि गेट पर कोई पूर्वाग्रह (संभावित अंतर) प्रयुक्त नहीं होता है, तो धातु के संचालन बैंड और अर्धचालक [[फर्मी स्तर]] के ऊर्जा अंतर के कारण बैंड झुकने को प्रेरित किया जाता है। इसलिए, अर्धचालक और इन्सुलेटर के इंटरफेस पर छिद्रों की उच्च सांद्रता बनती है। जब गेट संपर्क पर पर्याप्त सकारात्मक पूर्वाग्रह प्रयुक्त होता है, तो मुड़ा हुआ बैंड सपाट हो जाता है। यदि बड़ा सकारात्मक पूर्वाग्रह प्रयुक्त किया जाता है, तो विपरीत दिशा में बैंड झुकता है और इन्सुलेटर-अर्धचालक इंटरफ़ेस के करीब का क्षेत्र छिद्रों से रहित हो जाता है। फिर क्षीण क्षेत्र बनता है। इससे भी बड़े सकारात्मक पूर्वाग्रह पर, बैंड बेंडिंग इतना बड़ा हो जाता है | कि अर्धचालक और इंसुलेटर के इंटरफेस पर फर्मी स्तर वैलेंस बैंड के शीर्ष की तुलना में चालन बैंड के नीचे के करीब हो जाता है, इसलिए, यह व्युत्क्रम बनाता है | इलेक्ट्रॉनों की परत, संवाहक चैनल प्रदान करती है। अंत में, यह उपकरण को प्रारंभ करता है।<ref name=Shockley>{{cite journal|title = एक एकध्रुवीय "क्षेत्र-प्रभाव" ट्रांजिस्टर| journal = [[Proc. IRE]]| year = 1952| volume =40|pages=1365–1376|doi = 10.1109/JRPROC.1952.273964|issue = 11|last1 = Shockley|first1 = W.| s2cid = 51666093}}</ref>
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Latest revision as of 16:55, 24 May 2023

ओएफईटी- आधारित लचीला प्रदर्शन
ऑर्गेनिक सीएमओएस लॉजिक परिपथ। कुल मोटाई 3μm से कम है। स्केल बार: 25 मिमी

f एक कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (ओएफईटी) क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर है | जो अपने चैनल में कार्बनिक अर्धचालक का उपयोग करता है। ओएफईटी या तो छोटे अणुओं के वैक्यूम वाष्पीकरण द्वारा तैयार किया जा सकता है | पॉलिमर या छोटे अणुओं के समाधान-ढलाई, या सब्सट्रेट पर खुली एकल-क्रिस्टलीय कार्बनिक परत के यांत्रिक हस्तांतरण द्वारा होता है। इन उपकरणों को कम निवेश/व्यय, बड़े क्षेत्र के इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों और बायोडिग्रेडेबल इलेक्ट्रॉनिक्स को साकार करने के लिए विकसित किया गया है। ओएफईटी को विभिन्न उपकरण ज्यामिति के साथ निर्मित किया गया है। सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उपकरण ज्यामिति टॉप ड्रेन और सोर्स इलेक्ट्रोड के साथ बॉटम गेट है | क्योंकि यह ज्यामिति पतली फिल्म वाला ट्रांजिस्टर के समान है। थिन-फिल्म सिलिकॉन ट्रांजिस्टर (टीएफटी) थर्मली ग्रो सिलिकॉन डाइऑक्साइड का उपयोग कर रहा है। SiO2 गेट डाइलेक्ट्रिक के रूप में कार्बनिक पॉलिमर, जैसे कि पॉली (मिथाइल-मेथैक्राइलेट) (पॉली (पॉलिमिथाइल मेथाक्रायलेट))) को डाइलेक्ट्रिक भी उपयोग किया जा सकता है।[1] ओएफईटी के लाभों में से , विशेष रूप से अकार्बनिक टीएफटी की तुलना में, उनका अभूतपूर्व भौतिक लचीलापन है |[2] जो जैवसंगत अनुप्रयोगों की ओर जाता है, उदाहरण के लिए व्यक्तिगत बायोमेडिसिन और बायोइलेक्ट्रॉनिक्स के भविष्य के स्वास्थ्य देखभाल उद्योग में होता है।[3]

मई 2007 में, सोनी ने पहले पूर्ण-रंग, वीडियो-दर, लचीले, सभी प्लास्टिक डिस्प्ले की सूचना देती थी।[4][5] जिसमें पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर और प्रकाश उत्सर्जक पिक्सेल दोनों कार्बनिक पदार्थों से बने थे।

ओएफईटी का इतिहास

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफईटी) की अवधारणा सबसे पहले जूलियस एडगर लिलियनफेल्ड द्वारा प्रस्तावित की गई थी | जिन्होंने 1930 में अपने विचार के लिए पेटेंट प्राप्त किया था।[6] उन्होंने प्रस्तावित किया कि क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड के बीच संचालन चैनल के साथ संधारित्र के रूप में व्यवहार करता है। गेट इलेक्ट्रोड पर प्रयुक्त वोल्टेज प्रणाली /पद्धति के माध्यम से बहने वाले आवेश वाहकों की मात्रा को नियंत्रित करता है।

धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक मोसफेट (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) का उपयोग करके बेल लैब्स में मोहम्मद ओटाला और डॉन काहंग द्वारा पहला इंसुलेटेड-गेट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर रचना और तैयार किया गया था। इसका आविष्कार 1959 में हुआ था [7] और 1960 में प्रस्तुत किया गया था।[8] एमओएस ट्रांजिस्टर के रूप में भी जाना जाता है | एमओएसएफईटी विश्व / संसार में सबसे व्यापक रूप से निर्मित उपकरण है।[9][10] पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) की अवधारणा पहली बार जे टोर्केल वॉलमार्क द्वारा प्रस्तावित की गई थी | जिन्होंने 1957 में पतली फिल्म एमओएसएफईटी के लिए पेटेंट दायर किया था | जिसमें जर्मेनियम मोनोऑक्साइड को गेट डाइइलेक्ट्रिक के रूप में उपयोग किया गया था। 1962 में वॉलमार्क के विचारों को प्रयुक्त करने वाले पॉल के वीमर द्वारा थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर विकसित किया गया था।[11] टीएफटी विशेष प्रकार का मोसफेट है।[12]

पदार्थ और निर्माण की बढ़ती निवेश/व्यय, साथ ही अधिक पर्यावरण के अनुकूल इलेक्ट्रॉनिक्स पदार्थ में जनहित, ने हाल के वर्षों में जैविक आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास का समर्थन किया है। 1986 में, मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक के शोधकर्ता एच. कोज़ुका, ए. त्सुमुरा और त्सुनेया एंडो ने पहले जैविक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की सूचना दी थी |[13][14] थियोफीन अणुओं के बहुलक पर आधारित है।[15] थियोफीन पॉलिमर प्रकार की संयुग्मित प्रणाली है | जो बहुमूल्य, मूल्यवानधातु ऑक्साइड अर्धचालकों के उपयोग की आवश्यकता को समाप्त करते हुए आवेश का संचालन करने में सक्षम है। इसके अतिरिक्त, अन्य संयुग्मित पॉलिमर में अर्धचालक गुण पाए गए हैं। पिछले कुछ दशकों में ओएफईटी रचना में भी सुधार हुआ है। कई ओएफईटी अब पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) मॉडल के आधार पर रचना किए गए हैं | जो उपकरणों को उनके रचना में कम प्रवाहकीय पदार्थ का उपयोग करने की अनुमति देता है। पिछले कुछ वर्षों में इन मॉडलों में क्षेत्र-प्रभाव गतिशीलता और प्रारंभ-बंद वर्तमान अनुपात में सुधार किया गया है।

पदार्थ

ओएफईटी सामग्रियों की सामान्य विशेषता सुगन्धित या अन्यथा संयुग्मित प्रणाली π-इलेक्ट्रॉन प्रणाली का समावेश है | जो कक्षीय तरंगों के निरूपण की सुविधा प्रदान करती है। इलेक्ट्रॉन निकालने वाले समूहों या दान करने वाले समूहों को जोड़ा जा सकता है | जो छेद या इलेक्ट्रॉन परिवहन की सुविधा प्रदान करते हैं।

सक्रिय अर्धचालक परत के रूप में कई सुगन्धित और संयुग्मित सामग्रियों को नियोजित करने वाले ओएफईटी की सूचना दी गई है | जिनमें छोटे अणु जैसे रूब्रिक , टेट्रासीन, पेंटासीन, टेट्रासायनोक्विनोडिमिथेन (टीसीएनक्यू) और पॉलीथियोफीन जैसे पॉलिमर (विशेष रूप से पॉली (3-हेक्सिलथियोफेन)) सम्मिलित हैं। पी3एचटी)), पॉलीफ्लोरीन, पॉलीडायसेटिलीन, पॉली (2,5-थिएनिलीन विनाइलीन), पॉली (पी-फेनिलीन विनाइलीन) (पीपीवी) होती है।

क्षेत्र बहुत सक्रिय है, नए संश्लेषित और परीक्षण किए गए यौगिकों के साथ प्रमुख शोध पत्रिकाओं में साप्ताहिक सूची की गई है। इन सामग्रियों के विकास का दस्तावेजीकरण करने वाले कई समीक्षा लेख उपस्थित हैं।[16][17][18][19][20]

रूब्रीन-आधारित ओएफईटी उच्चतम वाहक गतिशीलता 20–40 सेमी2/(वी·एस) दिखाते हैं | एक अन्य लोकप्रिय ओएफईटी पदार्थ पेंटासीन है | जिसका उपयोग 1980 के दशक से किया जाता रहा है, किन्तु गतिशीलता के साथ रूब्रीन की तुलना में 10 से 100 गुना कम (सब्सट्रेट पर निर्भर करता है)।[20] पेंटासीन, साथ ही साथ कई अन्य कार्बनिक संवाहकों के साथ प्रमुख समस्या, पेंटासीन-क्विनोन बनाने के लिए हवा में इसका तेजी से ऑक्सीकरण है। चूँकि/यद्यपि यदि पेंटासीन पूर्व-ऑक्सीकृत है, और इस प्रकार गठित पेंटासीन-क्विनोन का उपयोग गेट इंसुलेटर के रूप में किया जाता है, तो गतिशीलता रूब्रीन मूल्यों तक पहुँच सकती है। यह पेंटासीन ऑक्सीकरण विधि सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रयुक्त सिलिकॉन ऑक्सीकरण के समान है।[16]

पॉलीक्रिस्टलाइन टेट्राथियाफुलवालेन और इसके अनुरूप 0.1-1.4 सेमी2/(वी·एस) की सीमा में गतिशीलता का परिणाम है | चूँकि/यद्यपि,समाधान-विकसित या वाष्प-परिवहन-विकसित एकल क्रिस्टलीय हेक्सामेथिलीन-टेट्राथियाफुलवेलीन (एचएमटीटीएफ) में गतिशीलता 10 सेमी2/(V·s) से अधिक है । उन दो विधियों द्वारा उगाए गए उपकरणों के लिए ऑन/ऑफ वोल्टेज अलग है | संभवतः वाष्प परिवहन में उपयोग किए जाने वाले उच्च प्रसंस्करण तापमान के कारण बढ़ता है।[16]

उपर्युक्त सभी उपकरण पी-टाइप चालकता पर आधारित हैं। एन-टाइप ओएफईटी अभी तक खराब विकसित हैं। वे सामान्यतः पेरिलीनडाइमाइड्स या फुलरीन या उनके डेरिवेटिव पर आधारित होते हैं, और 2 सेमी2/(वी एस) से नीचे इलेक्ट्रॉन गतिशीलता दिखाते हैं |[17]

जैविक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपकरण रचना

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के तीन आवश्यक घटक स्रोत, नाली और द्वार हैं। फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर सामान्यतः कैपेसिटर के रूप में काम करते हैं। वे दो प्लेटों से बने होते हैं। एक प्लेट दो ओमिक संपर्क के बीच संवाहक चैनल के रूप में काम करती है | जिन्हें स्रोत और नाली संपर्क कहा जाता है। दूसरी प्लेट चैनल में प्रेरित चार्ज को नियंत्रित करने के लिए काम करती है और इसे गेट कहा जाता है। चैनल में वाहकों की गति की दिशा स्रोत से नाली की ओर होती है। इसलिए इन तीन घटकों के बीच संबंध यह है कि गेट वाहक आंदोलन को स्रोत से नाली तक नियंत्रित करता है।[21]

जब इस कैपेसिटर अवधारणा को उपकरण रचना पर प्रयुक्त किया जाता है, अर्थात गेट में अंतर के आधार पर विभिन्न उपकरण बनाए जा सकते हैं। यह गेट पदार्थ हो सकती है | चैनल के संबंध में गेट का स्थान, गेट को चैनल से कैसे अलग किया जाता है, और किस प्रकार का वाहक गेट वोल्टेज द्वारा चैनल में प्रेरित होता है |(जैसे एन-चैनल उपकरण में इलेक्ट्रॉन , पी-चैनल उपकरण में छेद, और डबल इंजेक्शन उपकरण में इलेक्ट्रॉन और छेद दोनों)।

चित्र 1. तीन प्रकार के फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एफईटी) की योजनाबद्ध: (ए) धातु-इन्सुलेटर-अर्धचालक एफईटी (एमआईएसएफईटी); (बी) मेटल-अर्धचालक एफईटी (एमईएसएफईटी); (सी) पतली फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी)।

वाहक के गुणों द्वारा वर्गीकृत, तीन प्रकार के एफईटी को चित्र 1 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है।[22] वे मोसफेट (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर), मेसफेट (मेटल-अर्धचालक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) और टीएफटी (थिन-फिल्म ट्रांजिस्टर) हैं।

एमओएसएफईटी

आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में सबसे प्रमुख और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एफईटी मोसफेट (मेटल-ऑक्साइड-अर्धचालक एफईटी) है। इस श्रेणी में विभिन्न प्रकार हैं | जैसे मिस्फेट (धातु-इन्सुलेटर-अर्धचालक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर), और आईजीएफईटी (अछूता-गेट एफईटी)। एमआईएसएफईटी का योजनाबद्ध चित्र 1ए में दिखाया गया है। स्रोत और नाली अर्धचालक से जुड़े हुए हैं और गेट को इन्सुलेटर की परत से चैनल से अलग किया जाता है। यदि गेट पर कोई पूर्वाग्रह (संभावित अंतर) प्रयुक्त नहीं होता है, तो धातु के संचालन बैंड और अर्धचालक फर्मी स्तर के ऊर्जा अंतर के कारण बैंड झुकने को प्रेरित किया जाता है। इसलिए, अर्धचालक और इन्सुलेटर के इंटरफेस पर छिद्रों की उच्च सांद्रता बनती है। जब गेट संपर्क पर पर्याप्त सकारात्मक पूर्वाग्रह प्रयुक्त होता है, तो मुड़ा हुआ बैंड सपाट हो जाता है। यदि बड़ा सकारात्मक पूर्वाग्रह प्रयुक्त किया जाता है, तो विपरीत दिशा में बैंड झुकता है और इन्सुलेटर-अर्धचालक इंटरफ़ेस के करीब का क्षेत्र छिद्रों से रहित हो जाता है। फिर क्षीण क्षेत्र बनता है। इससे भी बड़े सकारात्मक पूर्वाग्रह पर, बैंड बेंडिंग इतना बड़ा हो जाता है | कि अर्धचालक और इंसुलेटर के इंटरफेस पर फर्मी स्तर वैलेंस बैंड के शीर्ष की तुलना में चालन बैंड के नीचे के करीब हो जाता है, इसलिए, यह व्युत्क्रम बनाता है | इलेक्ट्रॉनों की परत, संवाहक चैनल प्रदान करती है। अंत में, यह उपकरण को प्रारंभ करता है।[23]

मेस्फेट

दूसरे प्रकार के उपकरण का वर्णन चित्र 1बी में किया गया है। एमआईएसएफईटी से इसका एकमात्र अंतर यह है कि एन-टाइप स्रोत और नाली एन-टाइप क्षेत्र से जुड़े हुए हैं। इस स्थिति में, कमी क्षेत्र सामान्य रूप से "ऑफ" उपकरण में शून्य गेट वोल्टेज पर एन-टाइप चैनल पर फैला हुआ है (यह एमआईएसएफईटी स्थिति में बड़े सकारात्मक पूर्वाग्रह के समान है)। सामान्य रूप से "प्रारंभ" उपकरण में, चैनल का भाग समाप्त नहीं होता है, और इस प्रकार शून्य गेट वोल्टेज पर वर्तमान का मार्ग होता है।

टीएफटी

पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर (टीएफटी) को चित्र 1सी में दिखाया गया है। यहां स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड सीधे संचालन चैनल (अर्धचालक की पतली परत) पर जमा होते हैं | फिर अर्धचालक और धातु गेट संपर्क के बीच इन्सुलेटर की पतली फिल्म जमा की जाती है। यह संरचना बताती है कि उपकरण को सब्सट्रेट से अलग करने के लिए कोई कमी क्षेत्र नहीं है। यदि शून्य पूर्वाग्रह है, तो अर्धचालक और धातु के फर्मी-स्तर ऊर्जा अंतर के कारण इलेक्ट्रॉनों को सतह से निष्कासित कर दिया जाता है। इससे अर्धचालक का बैंड बेंडिंग होता है। इस स्थिति में, स्रोत और नाली के बीच कोई वाहक आंदोलन नहीं होता है। जब सकारात्मक चार्ज लगाया जाता है, तो इंटरफ़ेस पर इलेक्ट्रॉनों का संचय अर्धचालक के विपरीत विधि से झुकने की ओर जाता है और अर्धचालक के फर्मी-स्तर के संबंध में चालन बैंड को कम करने की ओर जाता है। फिर इंटरफ़ेस पर अत्यधिक प्रवाहकीय चैनल बनता है (चित्र 2 में दिखाया गया है)।

चित्रा 2: टीएफटी उपकरण मॉडल में बैंड-झुकने का योजनाबद्ध।

ओएफईटी

ओएफईटी टीएफटी की संरचना को अपनाते हैं। संवाहक बहुलक के विकास के साथ, छोटे संयुग्मित अणुओं के अर्धचालक गुणों को मान्यता दी गई है। ओएफईटी में रुचि पिछले दस वर्षों में अधिक बढ़ी है। रुचि के इस उछाल के कारण कई गुना हैं। ओएफईटी का प्रदर्शन, जो 0.5-1 सेमी2 वी-1 एस−1 और 10 का प्रारंभ/बंद वर्तमान अनुपात की क्षेत्र-प्रभाव गतिशीलता के साथ अनाकार सिलिकॉन (ए-सी) टीएफटी के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है | (जो उपकरण के बंद होने की क्षमता को दर्शाता है) 6–108, अधिक सुधार हुआ है। वर्तमान में, थिन-फिल्म ओएफईटी गतिशीलता मान 5 सेमी2 वी-1 एस−1 निर्वात जमा छोटे अणुओं के स्थिति में [24] और 0.6 सेमी2 वी-1 एस−1 सॉल्यूशन-प्रोसेस्ड पॉलीमर के लिए [25] दाखिल कर दिया हैं। परिणाम स्वरुप , अब उन अनुप्रयोगों के लिए ओएफईटी का उपयोग करने में अधिक औद्योगिक रुचि है | जो वर्तमान में ए-सी या अन्य अकार्बनिक ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकियों के उपयोग के साथ असंगत हैं। उनके मुख्य विधि आकर्षणों में से एक यह है कि ओएफईटी की सभी परतों को कम निवेश/व्यय वाले समाधान-प्रसंस्करण और डायरेक्ट-राइट प्रिंटिंग के संयोजन से कमरे के तापमान पर जमा और प्रतिरूपित किया जा सकता है | जो उन्हें कम निवेश/व्यय की प्राप्ति के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त बनाता है | लचीले सबस्ट्रेट्स पर बड़े क्षेत्र के इलेक्ट्रॉनिक कार्य होते है।[26]

उपकरण तैयारी

ओएफईटी योजनाबद्ध

थर्मली ऑक्सीडाइज्ड सिलिकॉन ओएफईटी के लिए पारंपरिक सब्सट्रेट है | जहां सिलिकॉन डाइऑक्साइड गेट इंसुलेटर के रूप में कार्य करता है। सक्रिय एफईटी परत सामान्यतः इस सब्सट्रेट पर या तो (i) थर्मल वाष्पीकरण, (ii) कार्बनिक समाधान से कोटिंग, या (iii) इलेक्ट्रोस्टैटिक लेमिनेशन का उपयोग करके जमा की जाती है। पहली दो विधियों के परिणामस्वरूप पॉलीक्रिस्टलाइन सक्रिय परतें होती हैं | वे उत्पादन करने में बहुत आसान होते हैं | किन्तु ट्रांजिस्टर का प्रदर्शन अपेक्षाकृत खराब होता है। समाधान कोटिंग विधि (ii) के कई रूप ज्ञात हैं | जिनमें गहरा कोटिंग, स्पिन कोटिंग , इंकजेट प्रिंटर और स्क्रीन प्रिंटिंग सम्मिलित हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक लेमिनेशन विधि कार्बनिक क्रिस्टल से पतली परत को मैन्युअल रूप से छीलने पर आधारित है | इसका परिणाम उत्तमएकल-क्रिस्टलीय सक्रिय परत में होता है, फिर भी यह अधिक थकाऊ है। गेट ऑक्साइड और सक्रिय परत की मोटाई माइक्रोमीटर से कम होती है।[16]

वाहक परिवहन

कार्बनिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में वाहक गतिशीलता का विकास।[16]

ओएफईटी में वाहक परिवहन उपकरण के माध्यम से द्वि-आयामी (2डी) वाहक प्रसार के लिए विशिष्ट है। इस अध्ययन के लिए विभिन्न प्रयोगात्मक विधियों का उपयोग किया गया था | जैसे हेन्स-शॉक्ले प्रयोग, इंजेक्शन वाहकों के पारगमन समय पर, समय-की-उड़ान (टीओएफ) प्रयोग [27] वाहक गतिशीलता के निर्धारण के लिए, इंसुलेटर में विद्युत-क्षेत्र वितरण की जांच के लिए दबाव-तरंग प्रसार प्रयोग, ओरिएंटेशनल द्विध्रुवीय परिवर्तनों की जांच के लिए कार्बनिक मोनोलेयर प्रयोग, ऑप्टिकल समय-समाधान दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी (टीआरएम-एसएचजी), आदि। जबकि वाहक पॉलीक्रिस्टलाइन के माध्यम से प्रचार करते हैं। ओएफईटी प्रसार की तरह (जाल-सीमित) विधि से,[28] वे सर्वश्रेष्ठ एकल-क्रिस्टलीय ओएफईटी में चालन बैंड के माध्यम से आगे बढ़ते हैं।[16]

ओएफईटी वाहक परिवहन का सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर वाहक गतिशीलता है। ओएफईटी अनुसंधान के वर्षों में इसका विकास पॉलीक्रिस्टलाइन और सिंगल क्रिस्टलीय ओएफईटी के ग्राफ में दिखाया गया है। क्षैतिज रेखाएं मुख्य ओएफईटी प्रतिस्पर्धियों अनाकार (ए-सी) और पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के तुलना गाइडों को संकेत करती हैं। ग्राफ से पता चलता है कि पॉलीक्रिस्टलाइन ओएफईटी में गतिशीलता a-Si की तुलना में है जबकि रूब्रीन-आधारित ओएफईटी में गतिशीलता (20-40 सेमी2/(V·s)) सर्वोत्तम पॉली-सिलिकॉन उपकरणों की तरह है।[16]

ओएफईटी में आवेश वाहक गतिशीलता के स्पष्ट मॉडल का विकास अनुसंधान का सक्रिय क्षेत्र है। फिशचुक एट अल ओएफईटी में वाहक गतिशीलता का विश्लेषणात्मक मॉडल विकसित किया है | जो वाहक घनत्व और पोलरॉन के लिए खाता है।[29] जबकि वाहक गतिशीलता मॉडल के लिए इनपुट के रूप में उपयोग किए जाने पर औसत वाहक घनत्व की गणना सामान्यतः गेट वोल्टेज के कार्य के रूप में की जाती है |[30] संग्राहक आयाम परावर्तन स्पेक्ट्रोस्कोपी (मार्स) को ओएफईटी चैनल में वाहक घनत्व का स्थानिक मानचित्र प्रदान करने के लिए दिखाया गया है।[31]

प्रकाश उत्सर्जक ओएफईटी

क्योंकि इस तरह के ट्रांजिस्टर के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह बहता है | इसे प्रकाश उत्सर्जक उपकरण के रूप में उपयोग किया जा सकता है | इस प्रकार वर्तमान मॉडुलन और प्रकाश उत्सर्जन को एकीकृत किया जा सकता है। 2003 में, जर्मन समूह ने पहले जैविक प्रकाश उत्सर्जक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (ओलेट) की सूचना दी थी।[32] उपकरण संरचना में इंटरडिजिटल सोना स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड और पाली क्रिस्टलीय टेट्रासीन पतली फिल्म सम्मिलित है। दोनों, धनात्मक आवेश (इलेक्ट्रॉनों छिद्र) और साथ ही ऋणात्मक आवेश (इलेक्ट्रॉन) इस परत में सोने के संपर्कों से इंजेक्ट किए जाते हैं | जिससे टेट्रासीन से इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंस होता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Salleo, A; Chabinyc, M.L.; Yang, M.S.; Street, RA (2002). "पॉलिमर पतली-फिल्म ट्रांजिस्टर रासायनिक रूप से संशोधित ढांकता हुआ इंटरफेस के साथ". Applied Physics Letters. 81 (23): 4383–4385. Bibcode:2002ApPhL..81.4383S. doi:10.1063/1.1527691.
  2. ↑ Kaltenbrunner, Martin (2013). "अगोचर प्लास्टिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक अल्ट्रा-लाइटवेट डिज़ाइन". Nature. 499 (7459): 458–463. Bibcode:2013Natur.499..458K. doi:10.1038/nature12314. PMID 23887430. S2CID 2657929.
  3. ↑ Nawrocki, Robert (2016). "300‐nm Imperceptible, Ultraflexible, and Biocompatible e‐Skin Fit with Tactile Sensors and Organic Transistors". Advanced Electronic Materials. 2 (4): 1500452. doi:10.1002/aelm.201500452. S2CID 138355533.
  4. ↑ プラスチックフィルム上の有機TFT駆動有機ELディスプレイで世界初のフルカラー表示を実現. sony.co.jp (in Japanese)
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