რა არის ნახევარგამტარი?
ნახევარგამტარი მოწყობილობა არის ელექტრონული კომპონენტი, რომელიც იყენებს ელექტრულ გამტარობას, მაგრამ მისი თვისებები მერყეობს გამტარის, მაგალითად, სპილენძის, და იზოლატორის, მაგალითად, მინის, თვისებებს შორის. ეს მოწყობილობები იყენებენ ელექტრულ გამტარობას მყარ მდგომარეობაში, აირადისებრი მდგომარეობის ან ვაკუუმში თერმოიონური გამოსხივების ნაცვლად და მათ ჩაანაცვლეს ვაკუუმური მილები თანამედროვე გამოყენების უმეტესობაში.
ნახევარგამტარების ყველაზე გავრცელებული გამოყენება ინტეგრირებული სქემების ჩიპებშია. ჩვენი თანამედროვე გამოთვლითი მოწყობილობები, მათ შორის მობილური ტელეფონები და პლანშეტები, შეიძლება შეიცავდეს მილიარდობით პაწაწინა ნახევარგამტარს, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ერთ ჩიპზე.
ნახევარგამტარის გამტარობის მანიპულირება შესაძლებელია რამდენიმე გზით, მაგალითად, ელექტრული ან მაგნიტური ველის შემოღებით, მისი სინათლის ან სითბოს ზემოქმედებით ან დოპირებული მონოკრისტალური სილიციუმის ბადის მექანიკური დეფორმაციით. მიუხედავად იმისა, რომ ტექნიკური ახსნა საკმაოდ დეტალურია, ნახევარგამტარების მანიპულირება არის ის, რამაც შესაძლებელი გახადა ჩვენი ამჟამინდელი ციფრული რევოლუცია.
როგორ გამოიყენება ალუმინი ნახევარგამტარებში?
ალუმინს მრავალი თვისება აქვს, რაც მას ნახევარგამტარებსა და მიკროჩიპებში გამოყენების ძირითად არჩევნად აქცევს. მაგალითად, ალუმინს აქვს შესანიშნავი ადჰეზია სილიციუმის დიოქსიდთან, ნახევარგამტარების ძირითად კომპონენტთან (სწორედ აქედან მიიღო სილიკონის ველმა თავისი სახელი). მისი ელექტრული თვისებები, კერძოდ, დაბალი ელექტრული წინაღობა და მავთულხლართებთან შესანიშნავი კონტაქტი, ალუმინის კიდევ ერთი უპირატესობაა. ასევე მნიშვნელოვანია, რომ ალუმინის სტრუქტურირება მარტივია მშრალი გრავირების პროცესებში, რაც ნახევარგამტარების დამზადების გადამწყვეტი ეტაპია. მიუხედავად იმისა, რომ სხვა ლითონები, როგორიცაა სპილენძი და ვერცხლი, უკეთეს კოროზიისადმი მდგრადობას და ელექტრულ სიმტკიცეს გვთავაზობენ, ისინი ასევე გაცილებით ძვირია, ვიდრე ალუმინი.
ნახევარგამტარების წარმოებაში ალუმინის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული გამოყენება გაფრქვევის ტექნოლოგიაა. მაღალი სისუფთავის ლითონებისა და სილიციუმის ნანო სისქის თხელი შრეების დატანა მიკროპროცესორულ ვაფლებში ხორციელდება ფიზიკური ორთქლის დეპონირების პროცესით, რომელიც ცნობილია როგორც გაფრქვევა. მასალა გამოიტყორცნება სამიზნიდან და ილექება სილიციუმის სუბსტრატის ფენაზე ვაკუუმურ კამერაში, რომელიც შევსებულია გაზით პროცედურის გასაადვილებლად; როგორც წესი, ინერტული აირით, როგორიცაა არგონი.
ამ სამიზნეების საყრდენი ფირფიტები დამზადებულია ალუმინისგან, რომლის ზედაპირზე მიმაგრებულია მაღალი სისუფთავის მასალები, როგორიცაა ტანტალი, სპილენძი, ტიტანი, ვოლფრამი ან 99.9999%-ით სუფთა ალუმინი. სუბსტრატის გამტარი ზედაპირის ფოტოელექტრული ან ქიმიური გრავირება ქმნის მიკროსკოპულ სქემურ ნიმუშებს, რომლებიც გამოიყენება ნახევარგამტარის ფუნქციონირებაში.
ნახევარგამტარული დამუშავების სფეროში ყველაზე გავრცელებული ალუმინის შენადნობია 6061. შენადნობის საუკეთესო მუშაობის უზრუნველსაყოფად, როგორც წესი, ლითონის ზედაპირზე დაიტანება დამცავი ანოდირებული ფენა, რაც გაზრდის კოროზიისადმი მდგრადობას.
რადგან ეს მოწყობილობები ასეთი ზუსტია, კოროზიის და სხვა პრობლემების მკაცრი მონიტორინგი აუცილებელია. ნახევარგამტარული მოწყობილობების კოროზიის გამომწვევი რამდენიმე ფაქტორი აღმოჩნდა, მაგალითად, მათი პლასტმასში შეფუთვა.