ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್
ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಮತ್ತು ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಎರಡೂ ಧಾತುಗಳು (elements) ಬೆರೆತು ಉಂಟಾದ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN) ಒಂದು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪದಾರ್ಥ. ಇದನ್ನು ಗ್ಯಾನ್ ಎಂದೂ ಕರೆಯುವುದು ರೂಢಿ. ಇದರ ವಿಶೇಷವೆಂದರೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಧಾತುವಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಇದರ "ಎನರ್ಜಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್" ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದು. ಆರು ದಶಕಗಳಿಗಿಂತಲೂ ದೀರ್ಘ ಜನಪ್ರಿಯತೆಯನ್ನು ಅನುಭವಿಸಿದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಅಗ್ರಮಾನ್ಯ. ಇದರ ಎನರ್ಜಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ೧. ೧ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್. ಇದಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್ ೩.೪ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ಗಳ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಹೊಂದಿದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಹೋಲಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾನ್ ಕೆಳಕಂಡ ವಿಶೇಷಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ:
- ಗ್ಯಾನ್ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಂವಹನವು ಹೆಚ್ಚು ಸುಲಲಿತವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ
- ಗ್ಯಾನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳು ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಬಲ್ಲವು
- ಗ್ಯಾನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳು ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಬೇಕಾದ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆ.
ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಿದ ಕಾರಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಗ್ಯಾನ್ ಪದಾರ್ಥವು ಅಧಿಕ ಸ್ತರದ ವಿದ್ಯುತ್, ಅಧಿಕ ಆವರ್ತನಾಂಕ ಮತ್ತು ಅಧಿಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ಗ್ಯಾನ್ ಗುಣವಿಶೇಷಗಳು
- ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೊಬಿಲಿಟಿ ಅಥವಾ ಚಲನಶೀಲತೆಯು ಗ್ಯಾನ್ ಪದಾರ್ಥದಲ್ಲಿ ಅಧಿಕವಾಗಿರುವ ಕಾರಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಹರಿಯುವುದು ಸಾಧ್ಯ. ಹೀಗಾಗಿ ಗ್ಯಾನ್ ಸಾಧನಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಆನ್ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಆಗುವುದು ಸಾಧ್ಯ. ಈ ಕಾರಣಕ್ಕಾಗಿ ಗ್ಯಾನ್ ಅಧಿಕ ಆವರ್ತಾಂಕದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಗಳನ್ನು ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲವು.
- ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಇರುವ ಕಾರಣ ಗ್ಯಾನ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಅಧಿಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಅಧಿಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಮಂಡಲಗಳಲ್ಲಿ (circuit) ಬಳಸಬಹುದು.
- ಗ್ಯಾನ್ ಸಾಧನಗಳ ಕೆಪಾಸಿಟೆನ್ಸ್ (capacitance) ಕಡಿಮೆ ಇರುವ ಕಾರಣ ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಯವಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಚೈತನ್ಯದ ಮೊತ್ತ ಕಡಿಮೆ.
- ಗ್ಯಾನ್ ಸಾಧನಗಳ ಬ್ರೇಕ್ ಡೌನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (breakdown voltage) ಅಧಿಕವಾಗಿರುವ ಕಾರಣ ಅವುಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯನ್ನು ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಪವರ್ ಕನ್ವರ್ಟರ್ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು.
ಉಪಯೋಗಗಳು
- ನಾವು ಲಾಪ್ ಟಾಪ್, ಮೊಬೈಲ್ ಫೋನ್ ಇತಾದಿಗಳನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ ಅಗತ್ಯವಾದ ಚಾರ್ಜರ್ ಮತ್ತು ಪವರ್ ಅಡಾಪ್ಟರ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾನ್ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಧಾರಿತ ಚಾರ್ಜರ್ ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಇವು ತ್ವರಿತ ಗತಿಯಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುತ್ತವೆ.
- ಫೈವ್ ಜೀ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ ಮತ್ತು ಸ್ಯಾಟೆಲೈಟ್ ಸಂವಹನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಟರ್ ಮತ್ತು ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾನ್ ಉಪಯುಕ್ತ.
- ಡೇಟಾ ಸೆಂಟರ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ಮಂಡಲಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾನ್ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.
- ನಿಸ್ತಂತು ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ (wireless charging) ಇಂದು ಜನಪ್ರಿಯವಾಗುತ್ತಿದೆ. ಇದರಲ್ಲೂ ಗ್ಯಾನ್ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.
- ಇಂದು ಮೊಬೈಲ್ ಸ್ಕ್ರೀನ್, ಟಿವಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಬಲ್ಬ್ ಮುಂತಾದ ಎಲ್ಲೆಡೆಗೂ ಬಳಸಲಾಗುವ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣದ ಎಲ್ಇಡಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಗ್ಯಾನ್ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಎಲ್ಇಡಿ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾನ್ ಬಳಕೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾದಾಗಿನಿಂದ ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಸಂಚಲನ ಉಂಟಾಗಿದೆ. ಗ್ಯಾನ್ ಆಧರಿಸಿ ನೀಲಿ ಎಲ್ ಇ ಡಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಜಪಾನ್ ದೇಶದ ಇಸಾಮು ಆಕಾಸಾಕಿ, ಹಿರೋಷಿ ಅಮಾನೋ ಮತ್ತು ಶುಜಿ ನಾಕಮೂರ ಎಂಬ ಭೌತ ಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಿಗೆ ೨೦೧೪ರಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ನೀಡಿ ಗೌರವಿಸಲಾಯಿತು.
- ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾನ್ ಉಪಯೋಗ ವಿಶೇಷವಾಗಿದೆ. ಏಕೆಂದರೆ ವಿಕಿರಣಗಳನ್ನು ತಾಳಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಕ್ತಿ ಗ್ಯಾನ್ ವಸ್ತುವಿಗಿದೆ.
ಗ್ಯಾನ್ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿ ಎದುರಾಗುವ ತೊಡಕುಗಳು
- ಸಿಲಿಕಾನ್ ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಗ್ಯಾನ್ ಸಾಧನಗಳ ಉತ್ಪನ್ನವು ಹೆಚ್ಚು ದುಬಾರಿ. ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮತ್ತು ಜಿಂಕ್ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಒಂದು ಉಪ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ದೊರೆಯುತ್ತದೆ. ಇದು ಭೂಮಿಗಿಂತಲೂ ಬೇರೆ ಆಕಾಶಕಾಯಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಹೆಚ್ಚು ದೊರೆಯುತ್ತದೆ.
- ಗ್ಯಾನ್ ಬಳಕೆಯು ೬೦೦ ವೋಲ್ಟ್ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸ್ಥರದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಸಾಧ್ಯ. ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ತರದಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಉಪಯುಕ್ತ.