محققین نے ایک غیر معمولی قسم کے الیکٹران كو مقامی بنانے کے رجحان كا پتہ چلایا  ہے جس سے مادی انتخاب کے اختیارات میں اضافہ کیا جا  سکتا ہے اور اسے یا تو سیمی کنڈکٹرز کی موجودہ کارکردگی کو بہتر بنانے یا لیزر، آپٹیکل ماڈیولٹرز، اور فوٹو کنڈکٹرز جیسے شعبوں میں ان کی ایپلی کیشنز کو بڑھانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اینڈرسن ابتدائی کواسی پارٹیکلز کو مقامی بنانا جیسے الیکٹران، فوٹان، اور فونونز بے ترتیب اور بے شکل سیمی کنڈکٹرز میں، جو امریکی نظریاتی طبیعیات دان پی ڈبلیو اینڈرسن كے تجویز کردہ ہیں، ٹھوس حالت طبیعیات میں ایک دلچسپ واقعہ ہے۔ یہ اس وقت ہوتا ہے جب ڈوپنگ اور نجاست دھاتوں یا سیمی کنڈکٹرز میں ترسیل کی عدم موجودگی کا باعث بنتی ہے۔

ڈوپنگ اور كثافت کے نتیجے میں وہ الیکٹران جو بصورت دیگر اعلی صلاحیت والے علاقے سے کسی کنڈکٹنگ مواد میں کم صلاحیت والے علاقے تک سفر کرتے تھے الجھن کا شکار ہو جاتے ہیں اور ڈوپنگ یا كثافت سے متاثر مراکز کے گرد گھومتے ہیں۔ اس سے اینڈرسن ٹرانزیشن نامی انسولیٹر میں ایک کنڈکٹر کی منتقلی ہو جاتی ہے۔

ایک اہم دریافت میں، بنگلورو کے جواہر لال نہرو سینٹر فار ایڈوانسڈ سائنٹیفک ریسرچ  کے محققی نے جو  ایک خودمختار ادارہ برائے سائنس اور ٹیکنالوجی ہے آکسیجن اور میگنیشیم کو بے ترتیب ڈوپینٹس کے طور پر استعمال کیا ہے تاکہ ایک کواس کلاسیکل اینڈرسن کی منتقلی کا مظاہرہ کیا جا سکے۔ جو پوٹینشل کا اتار چڑھاؤ پیدا کرتا ہے، (برقی صلاحیت) ایک ڈائی الیکٹرک میٹرکس کے اندر الیکٹران کے بلبلوں کا باعث بنتا ہے جو بنیادی مواد میں بینڈ ساختیاتی تبدیلی لاتا ہے۔

ایسوسی ایٹ پروفیسر بیواس ساہا کی سربراہی میں ٹیم نے اس بات کا پتہ چلایا ہے  کہ کس طرح سنگل کرسٹل لائن ہیوی ڈوپڈ اور انتہائی معاوضہ والے سیمی کنڈکٹرز ایک مثال کے طور پر سنگل کرسٹل لائن سکینڈیم نائٹرائڈ کے ساتھ ایک قابل ذکر دھاتی انسولیٹر منتقلی سے گزرتے ہیں۔

جرنل فزیکل ریویو بی میں شائع ہونے والی اس منتقلی کے ساتھ مزاحمت میں شدت کی تبدیلی کے حیران کن نو آرڈرز شامل ہیں جو ان مواد میں الیکٹران لوکلائزیشن کے رویے کے بارے میں تازہ معلومات  پیش کرتے ہیں۔

محققین نے ایک انوکھا طریقہ اپنایا ہے۔ انہوں نے ایک میگنیشیم (سوراخ) معاوضہ سکینڈیم نائٹرائڈ سیمی کنڈکٹر کا استعمال کیا اور اسے انتہائی ہائی ویکیوم نمو کے حالات میں جمع کیا۔ ان مواد میں اتار چڑھاؤ کی صلاحیت کے نتیجے میں نہ صرف دھاتی انسولیٹر کی منتقلی ہوتی ہے بلکہ کیریئر کی نقل و حرکت، تھرمو پاور، اور فوٹو کنڈکٹیویٹی میں بھی غیر معمولی رویے ہوتے ہیں۔

ڈوپینٹس کی بے ترتیب تقسیم کے نتیجے میں ممکنہ اتار چڑھاؤ کیریئرز کو مقامی بنا کر سیمی کنڈکٹر کی مزاحمتی صلاحیت کو بڑھاتا ہے۔ اس طرح کے مقامی نظاموں میں الیکٹران کی نقل و حمل ٹکرانے کے عمل کے ذریعے ہوتی ہے، جو سیمی کنڈکٹرز میں بہت عام نہیں ہے۔ اس لیے اس طرح کے مواد میں برقی نقل و حمل اور نقل و حرکت، فوٹو کنڈکٹیویٹی اور تھرمو پاور جیسی خصوصیات کی وضاحت کرنے والی طبیعیات مختلف ہیں۔

مقالے کے مرکزی مصنف ڈاکٹر دھیماہی نے تبصرہ کیا ہے كہ "سنگل کرسٹل لائن اور ایپیٹیکسیل سیمی کنڈکٹرز میں اس طرح کی الیکٹرانک منتقلی مختلف ایپلی کیشنز میں ان کے استعمال کے لیے راستے کھول سکتی ہے۔ممکنہ اتار چڑھاو مواد میں سیمی کنڈکٹنگ خصوصیات کو تبدیل کرنے کا ایک نیا ٹول ہو سکتا ہے اور مطالعہ کی بہت سی شاخوں میں زیادہ موثر سیمی کنڈکٹرز کا باعث بن سکتا ہے۔

 پروفیسر بیواس ساہا نے کہا كہ ہماری تحقیق کواس کلاسیکل اینڈرسن کی منتقلی اور مواد میں پرکولیٹیو میٹل انسولیٹر کی منتقلی کی ابتدائی تجرباتی تصدیق کی نشاندہی کرتی ہے۔ ہم نے واضح کیا کہ ڈوپینٹس کی بے ترتیب تقسیم کے نتیجے میں ہونے والے ممکنہ اتار چڑھاو سیمی کنڈکٹرز میں الیکٹران ٹرانسپورٹ فزکس کو یکسر تبدیل کرتے ہیں جو ٹکرانے کے عمل کو شروع کرتے ہیں۔

جے این سی ایس اے آر کے علاوہ، یونیورسٹی آف سڈنی، آسٹریلیا اور ڈچ الیكٹرونین-سینكروٹرون، جرمنی کے محققین نے بھی اس کام میں حصہ لیا۔

اشاعت:

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.109.155307

طبیعیات Rev. B 109, 155307 - شائع شدہ 25 اپریل 2024

******

 

U.No:10333

ش ح۔رف۔س ا

(Release ID: 2049980) Visitor Counter : 38