चाकोजेनाइड ग्लास

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चाकोजेनाइड काँच (रसायन विज्ञान में कठोर च के रूप में स्पष्ट) काँच है, जिसमें एक या एक से अधिक चाकोजेन (सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम, लेकिन ऑक्सीजन को छोड़कर) होते हैं। इस तरह के काँच सहसंयोजक बंधित पदार्थ हैं और इन्हें सहसंयोजक नेटवर्क ठोस के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। पोलोनियम भी चाकोजेन है, लेकिन इसकी कठोर रेडियोधर्मिता के कारण इसका उपयोग नहीं किया जाता है। चाकोजेनाइड पदार्थ आक्साइड से अलग व्यवहार करती है, विशेष रूप से उनके निचले बैंड अंतराल बहुत भिन्न ऑप्टिकल और विद्युत गुणों में योगदान करते हैं।

मौलिक चाकोजेनाइड काँच (मुख्य रूप से सल्फर-आधारित वाले जैसे कि आर्सेनिक ट्राइसल्फ़ाइड (एएस-एस) या जर्मेनियम मोनोसल्फाइड, (जीई-एस)) कठोर काँच-फॉर्मर हैं और बड़ी सांद्रता वाले क्षेत्रों में काँच होते हैं। घटक तत्वों के बढ़ते मोलर भार के साथ काँच बनाने की क्षमता घट जाती है; अर्थात्, S > Se > Te।

AgInSbTe और GeSbTe जैसे चाकोजेनाइड यौगिकों का उपयोग पुनर्लेखन योग्य ऑप्टिकल डिस्क और चरण-परिवर्तन स्मृति उपकरणों में किया जाता है। वे फ्रैगिलिटी (काँच फिजिक्स) काँच-फॉर्मर्स हैं: हीटिंग और एनीलिंग (कूलिंग) को नियंत्रित करके, उन्हें अनाकार ठोस (काँची) और क्रिस्टलीय अवस्था के बीच स्विच किया जा सकता है, जिससे उनके ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल गुणों में परिवर्तन होता है और सूचना के भंडारण की अनुमति मिलती है।

रसायन विज्ञान

अधिकांश स्थिर बाइनरी चाकोजेनाइड काँच चाकोजेन और समूह 14 या 15 तत्व के यौगिक होते हैं और परमाणु अनुपात की विस्तृत श्रृंखला में बन सकते हैं। त्रिगुट काँच भी जाना जाता है।[1]

कांच के रूप में सभी चाकोजेनाइड रचनाएं उपलब्ध नहीं हैं, चूँकि उन पदार्थों को खोजना संभव है, जिनके साथ कांच बनाने के लिए इन गैर-कांच बनाने वाली रचनाओं को मिश्रित किया जा सकता है। इसका उदाहरण गैलियम सल्फाइड-आधारित काँच है। गैलियम (III) सल्फाइड अपने आप में ज्ञात काँच फॉर्मर नहीं है; चूँकि, सोडियम या लैंथेनम सल्फाइड के साथ यह काँच, गैलियम लेण्टेनियुम सल्फाइड (जीएलएस) बनाता है।

अनुप्रयोग

सीडी-आरडब्ल्यू (सीडी)। अनाकार चाकोजेनाइड पदार्थ फिर से लिखने योग्य सीडी और डीवीडी सॉलिड-स्टेट मेमोरी टेक्नोलॉजी का आधार बनाती है।[2]

उपयोग में अवरक्त डिटेक्टर, मोल्डेबल इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स जैसे लेंस (ऑप्टिक्स) और इन्फ्रारेड प्रकाशित तंतु सम्मिलित हैं, मुख्य लाभ यह है कि ये सामग्रियां इन्फ्रारेड विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम की विस्तृत श्रृंखला में संचारित होती हैं।

चाकोजेनाइड काँच के भौतिक गुण (उच्च अपवर्तक सूचकांक, कम फोनन ऊर्जा, उच्च गैर-रैखिकता) भी उन्हें पराबैंगनीकिरण, प्लानर ऑप्टिक्स, फोटोनिक एकीकृत सर्किट और अन्य सक्रिय उपकरणों में सम्मिलित करने के लिए आदर्श बनाते हैं, विशेषकर अगर दुर्लभ-पृथ्वी तत्व आयनों के साथ डोप किया जाता है। कुछ चॉकोजेनाइड काँच कई गैर-रैखिक ऑप्टिकल प्रभाव प्रदर्शित करते हैं जैसे फोटॉन-प्रेरित अपवर्तन,[3] और इलेक्ट्रॉन-प्रेरित पारगम्यता संशोधन[4]

कुछ चाकोजेनाइड पदार्थ थर्मली संचालित अनाकार-से-क्रिस्टलीय चरण परिवर्तनों का अनुभव करती हैं। यह उन्हें चाकोजेनाइड्स की पतली फिल्मों पर बाइनरी जानकारी को एन्कोडिंग के लिए उपयोगी बनाता है और पुनर्लेखन योग्य ऑप्टिकल डिस्क का आधार बनाता है। [2] और गैर-वाष्पशील | गैर-वाष्पशील मेमोरी उपकरण जैसे चरण-परिवर्तन मेमोरी। ऐसे चरण संक्रमण पदार्थ के उदाहरण GeSbTe और AgInSbTe हैं। ऑप्टिकल डिस्क में, चरण परिवर्तन परत सामान्यतः जिंक सल्फाइड की ढांकता हुआ परतों के बीच SiO
2 सैंडविच होती है, कभी-कभी फिल्म को बढ़ावा देने वाली क्रिस्टलीकरण की परत के साथ होती है। अन्य कम सामान्यतः उपयोग की जाने वाली ऐसी सामग्रियां InSe, एंटीमनी सेलेनाइड, एंटीमनी टेलुराइड, InSbSe, InSbTe, GeSbSe, GeSbTeSe और AgInSbSeTe हैं।[5] इंटेल का प्रमाण है कि इसकी चाकोजेनाइड-आधारित 3D XPoint मेमोरी तकनीक फ्लैश मेमोरी की तुलना में थ्रूपुट और राइट ड्यूरेबिलिटी को 1,000 गुना अधिक प्राप्त करती है।

1960 के दशक में चालकोजेनाइड सेमीकंडक्टर्स में इलेक्ट्रिकल स्विचिंग का उदय हुआ, जब अक्रिस्टलीय चाल्कोजेनाइड Te
48As
30Si
12Ge
10 प्रतिरोध वोल्टेज के ऊपर विद्युत प्रतिरोध में तेज, प्रतिवर्ती संक्रमण प्रदर्शित करने के लिए पाया गया था। यदि गैर-क्रिस्टलीय पदार्थ में विद्युत धारा को बने रहने दिया जाए, तो यह गर्म होकर क्रिस्टलीय रूप में परिवर्तित हो जाता है। यह उस पर लिखी जा रही जानकारी के बराबर है। गर्मी की संक्षिप्त, तीव्र नाड़ी के संपर्क में आने से क्रिस्टलीय क्षेत्र पिघल सकता है। बाद में तेजी से ठंडा होने के बाद पिघले हुए क्षेत्र को कांच के संक्रमण के माध्यम से वापस भेज दिया जाता है। इसके विपरीत, लंबी अवधि की कम तीव्रता वाली ऊष्मा स्पंद अनाकार क्षेत्र को क्रिस्टलीकृत कर देगी। विद्युत माध्यमों द्वारा चाकोजेनाइड्स के काँची-क्रिस्टल परिवर्तन को प्रेरित करने का प्रयास चरण-परिवर्तन रैंडम-एक्सेस मेमोरी (पीसी-रैम) का आधार बनता है। इस तकनीक को ईसीडी ओवोनिक्स द्वारा निकट व्यावसायिक उपयोग के लिए विकसित किया गया है। लेखन कार्यों के लिए, विद्युत प्रवाह ऊष्मा स्पंद की आपूर्ति करता है। पढ़ने की प्रक्रिया काँची और क्रिस्टलीय राज्यों के बीच विद्युत प्रतिरोध में अपेक्षाकृत बड़े अंतर का उपयोग करके उप-प्रतिरोध वोल्टेज पर की जाती है। ऐसे चरण परिवर्तन पदार्थ के उदाहरण GeSbTe और AgInSbTe हैं।

स्मृति अनुप्रयोगों के अतिरिक्त, अनाकार और क्रिस्टलीय चरणों के बीच यांत्रिक गुण विपरीत गुंजयमान नैनोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में आवृत्ति ट्यूनिंग की उभरती हुई अवधारणा है।[6]


अनुसंधान

1955 में बी.टी. द्वारा चाकोजेनाइड काँच के अर्धचालक गुणों का उल्लेख किया गया था। इओफे संस्थान, यूएसएसआर से कोलोमीएट्स और एन.ए. गोरुनोवा।[7][8]

यद्यपि ऑप्टिकल डिस्क और पीसी-रैम दोनों के लिए प्रासंगिक इलेक्ट्रॉनिक संरचनात्मक संक्रमणों को दृढ़ता से चित्रित किया गया था, आयनों के योगदान पर विचार नहीं किया गया था - तथापि अनाकार चाकोजेनाइड्स में महत्वपूर्ण आयनिक चालकता हो सकती है। यूरोमैट 2005 में यह दिखाया गया था कि आयनिक परिवहन ठोस चाकोजेनाइड इलेक्ट्रोलाइट में डेटा भंडारण के लिए भी उपयोगी हो सकता है। नैनोस्केल पर, इस इलेक्ट्रोलाइट में सिल्वर सेलेनाइड (Ag
2Se) के क्रिस्टलीय धात्विक द्वीप होते हैं। जर्मेनियम सेलेनाइड (Ge
2Se
3) के अनाकार अर्धचालक मैट्रिक्स में फैला हुआ।

चाकोजेनाइड काँच के इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोग 20 वीं शताब्दी के दूसरे छमाही और उसके बाद के समय शोध का सक्रिय विषय रहा है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोलाइटिक स्थिति में भंग आयनों का प्रवासन आवश्यक है, लेकिन चरण-परिवर्तन उपकरण के प्रदर्शन को सीमित कर सकता है। इलेक्ट्रॉनों और आयनों दोनों का प्रसार इलेक्ट्रोमाइग्रेशन में भाग लेता है - आधुनिक एकीकृत परिपथों में उपयोग किए जाने वाले विद्युत कंडक्टरों के क्षरण तंत्र के रूप में व्यापक रूप से अध्ययन किया जाता है। इस प्रकार, चाकोजेनाइड्स के अध्ययन के लिए एकीकृत दृष्टिकोण, परमाणुओं, आयनों और इलेक्ट्रॉनों की सामूहिक भूमिकाओं का आकलन करना, उपकरण के प्रदर्शन और विश्वसनीयता दोनों के लिए आवश्यक सिद्ध हो सकता है।[9][10]


संदर्भ

  1. ↑ Flemings, M.C.; Ilschner, B.; Kramer, E.J.; Mahajan, S.; Jurgen Buschow, K.H.; Cahn, R.W. (2001). Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Elsevier.
  2. ↑ 2.0 2.1 Greer, A. Lindsay; Mathur, N (2005). "Materials science: Changing face of the chameleon". Nature. 437 (7063): 1246–7. Bibcode:2005Natur.437.1246G. doi:10.1038/4371246a. PMID 16251941.
  3. ↑ Tanaka, K.; Shimakawa, K. (2009). "Chalcogenide glasses in Japan: A review on photoinduced phenomena". Phys. Status Solidi B. 246 (8): 1744–57. Bibcode:2009PSSBR.246.1744T. doi:10.1002/pssb.200982002. S2CID 120152416.
  4. ↑ San-Román-Alerigi, Damián P.; Anjum, Dalaver H.; Zhang, Yaping; Yang, Xiaoming; Benslimane, Ahmed; Ng, Tien K.; Alsunaidi, Mohammad; Ooi, Boon S. (2013). "Electron irradiation induced reduction of the permittivity in chalcogenide glass (As[sub 2]S[sub 3]) thin film". J. Appl. Phys. 113: 044116. arXiv:1208.4542. doi:10.1063/1.4789602. S2CID 35938832.
  5. ↑ US 6511788, "Multi-layered optical disc", issued 2003-01-28 
  6. ↑ Ali, Utku Emre; Modi, Gaurav; Agarwal, Ritesh; Bhaskaran, Harish (2022-03-18). "ट्यून करने योग्य एनईएमएस के ढांचे के रूप में रीयल-टाइम नैनोमैकेनिकल प्रॉपर्टी मॉड्यूलेशन". Nature Communications. 13 (1): 1464. Bibcode:2022NatCo..13.1464A. doi:10.1038/s41467-022-29117-7. ISSN 2041-1723. PMC 8933423. PMID 35304454.
  7. ↑ Kolomiets, B. T. (1964). "Vitreous Semiconductors (I)". Physica Status Solidi B. 7 (2): 359–372. Bibcode:1964PSSBR...7..359K. doi:10.1002/pssb.19640070202. S2CID 222432031.
  8. ↑ Kolomiets, B. T. (1964). "Vitreous Semiconductors (II)". Physica Status Solidi B. 7 (3): 713–731. Bibcode:1964PSSBR...7..713K. doi:10.1002/pssb.19640070302.
  9. ↑ Ovshinsky, S.R. (1968). "Reversible Electrical Switching Phenomena in Disordered Structures". Phys. Rev. Lett. 21 (20): 1450–3. Bibcode:1968PhRvL..21.1450O. doi:10.1103/PhysRevLett.21.1450.
  10. ↑ Adler, D.; Shur, M.S.; Silver, M.; Ovshinsky, S.R. (1980). "Threshold switching in chalcogenide‐glass thin films". Journal of Applied Physics. 51 (6): 3289–3309. Bibcode:1980JAP....51.3289A. doi:10.1063/1.328036.
    Vezzoli, G.C.; Walsh, P.J.; Doremus, L.W. (1975). "Threshold switching and the on-state in non-crystalline chalcogenide semiconductors: An interpretation of threshold-switching research". Journal of Non-Crystalline Solids. 18 (3): 333–373. Bibcode:1975JNCS...18..333V. doi:10.1016/0022-3093(75)90138-6.


अग्रिम पठन

  • Zakery, A.; S.R. Elliott (2007). Optical nonlinearities in chalcogenide glasses and their applications. New York: Springer. ISBN 9783540710660.
  • Frumar, M.; Frumarova, B.; Wagner, T. (2011). "4.07: Amorphous and Glassy Semiconducting Chalcogenides". In Pallab Bhattacharya; Roberto Fornari; Hiroshi Kamimura (eds.). Comprehensive Semiconductor Science and Technology. Vol. 4. Elsevier. pp. 206–261. doi:10.1016/B978-0-44-453153-7.00122-X. ISBN 9780444531537.
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