सामग्री की पवित्रता अर्धचालक उद्योग के लिए एक निरंतर चिंता का विषय है, क्योंकि contaminants के एक मात्र ट्रेस क्षति या छोटे उपकरणों को बर्बाद कर सकते हैं. अर्धचालक विनिर्माण में एक लंबे समय से चली आ रही समस्या को हल करने की ओर एक कदम में, JILA और सहयोगियों पर वैज्ञानिकों का इस्तेमाल किया है उनके एक "ठीक दांतेदार कंघी के अद्वितीय संस्करण arsine फोटोनिक्स की एक किस्म बनाने के लिए इस्तेमाल गैस में contaminant अणुओं मिनट निशान का पता लगाने उपकरणों.
JILA राष्ट्रीय मानक संस्थान और प्रौद्योगिकी (NIST) और बोल्डर में कोलोराडो विश्वविद्यालय (घन मीटर) के एक संयुक्त संस्थान है. अनुसंधान NIST बोल्डर परिसर और त्रि - गैस Matheson (Longmont, Colo) से सहयोगियों के साथ आयोजित किया गया.
एक NIST आविष्कार शुद्ध प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) के रूप में इस तरह के उपकरणों में इस्तेमाल किया अर्धचालक बनाने के लिए एक प्रक्रिया में मदद मिल सकती है. © इगोर Stepovik / शिष्टाचार Shutterstock
अनुसंधान, एक नया कागज में वर्णित है, * इस्तेमाल किया आविष्कार NIST / घन गुहा बढ़ाया प्रत्यक्ष आवृत्ति कंघी (CE-DFCS) स्पेक्ट्रोस्कोपी कहा जाता है .** यह एक ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी सही अलग अलग रंग पैदा करने के लिए एक उपकरण के होते हैं, या आवृत्तियों प्रकाश मात्रा, संरचना, और विभिन्न परमाणुओं और अणुओं के साथ - साथ की गतिशीलता का विश्लेषण अनुकूलित. तकनीक गति, संवेदनशीलता और विशिष्टता है, और व्यापक आवृत्ति कवरेज की एक अद्वितीय संयोजन प्रदान करता है.
अर्धचालक उद्योग लंबे समय के लिए प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल ई डी), सौर ऊर्जा कोशिकाओं और डीवीडी खिलाड़ियों के लिए लेजर डायोड के लिए III-V अर्धचालक के निर्माण में इस्तेमाल किया arsine गैस में पानी के निशान और अन्य अशुद्धियों को खोजने के लिए संघर्ष किया है. contaminants के एक अर्धचालक बिजली और ऑप्टिकल गुण बदल सकते हैं. उदाहरण के लिए, जल वाष्प सामग्री के लिए ऑक्सीजन जोड़ने के लिए, चमक और डिवाइस विश्वसनीयता को कम करने कर सकते हैं. पानी के निशान arsine है, जो एक जटिल, एक व्यापक आवृत्ति रेंज भर में भीड़भाड़ पैटर्न में प्रकाश को अवशोषित में पहचान करने के लिए मेहनत कर रहे हैं. हाल विश्लेषणात्मक तकनीकों जैसे बड़े और जटिल उपकरणों या एक संकीर्ण आवृत्ति रेंज महत्वपूर्ण कमियां है.
JILA कंघी प्रणाली, पहले एक बीमारी *** का पता लगाने के लिए "breathalyzer" के रूप में प्रदर्शन किया, हाल ही में प्रकाश की अब तरंगदैर्य, जहां पानी जोरदार अवशोषित और arsine, बेहतर नहीं करता है पानी की पहचान का उपयोग करने के लिए उन्नत बनाया गया था. नया कागज एक औद्योगिक अनुप्रयोग में कंघी प्रणाली का पहला प्रदर्शन का वर्णन है.
JILA प्रयोगों में, arsine गैस एक ऑप्टिकल गुहा में रखा गया था जहां यह प्रकाश दालों के द्वारा किया गया "कंघी". गुहा के अंदर परमाणुओं और अणुओं आवृत्तियों जहां वे ऊर्जा का स्तर स्विच पर कुछ प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित, कंपन या बारी बारी से. "दाँत" है कंघी बातचीत से पहले और बाद ठीक अवरक्त प्रकाश के विभिन्न रंगों की तीव्रता को मापने के लिए इस्तेमाल किया गया. पता लगाने के रंग जो अवशोषित और क्या अलग परमाणुओं और के लिए जाना जाता है अवशोषण हस्ताक्षर की एक सूची के खिलाफ मात्रा मिलान अणुओं शोधकर्ताओं को बहुत कम स्तर के पानी की एकाग्रता को मापने सकता है.
Arsine अरब अणुओं के प्रति बस 10 पानी के अणुओं अर्धचालक दोष पैदा कर सकता है. शोधकर्ताओं नाइट्रोजन गैस में 7 अरब प्रति अणुओं के स्तर पर पानी का पता चला, और अरब प्रति 31 अणुओं में arsine में. शोधकर्ताओं ने अब कंघी प्रणाली आगे भी अवरक्त में विस्तार और संवेदनशीलता के लिए भागों प्रति खरब लक्ष्य पर काम कर रहे हैं.
अनुसंधान वैज्ञानिक अनुसंधान, रक्षा एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी, रक्षा खतरा कटौती एजेंसी, Agilent टेक्नोलॉजीज, और NIST वायु सेना के कार्यालय द्वारा वित्त पोषित किया गया था.
* के.सी. Cossel, एफ एडलर, के.ए. Bertness, एम.जे. थोर्प, जे फेंग, मेगावाट Raynor, जे सुनो. 2010. गुहा बढ़ी सीधी आवृत्ति कंघी स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से सेमीकंडक्टर गैस में ट्रेस अशुद्धियों का विश्लेषण. एप्लाइड फिजिक्स बी ऑनलाइन 20 जुलाई प्रकाशित.
** अमेरिकी पेटेंट 7,538,881 संख्या: संवेदनशील, व्यापक समानांतर, व्यापक बैंडविड्थ, वास्तविक समय स्पेक्ट्रोस्कोपी, मई 2009 में जारी किए गए, NIST डॉकेट 06-004 नंबर, घन प्रौद्योगिकी हस्तांतरण के मामले में नंबर CU1541B. लाइसेंसिंग अधिकार घन में समेकित किया गया है.
*** देखो, NIST टेक में "ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी 'रोग की सांस का पता लगा सकते हैं" 19 फ़रवरी, 2008 में, मारो # कंघी www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2008_0219.htm .