প্রথম-প্রজন্ম, দ্বিতীয়-প্রজন্ম, তৃতীয়-প্রজন্ম, এবং চতুর্থ-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলি কী কী?

সেমিকন্ডাক্টর ম্যাটেরিয়াল হল কক্ষের তাপমাত্রায় কন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটরগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহ উপকরণ, যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট, যোগাযোগ, শক্তি এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্সের মতো ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। প্রযুক্তির বিকাশের সাথে, অর্ধপরিবাহী উপকরণগুলি প্রথম প্রজন্ম থেকে চতুর্থ প্রজন্মে বিবর্তিত হয়েছে।

বিংশ শতাব্দীর মাঝামাঝি, প্রথম প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলি মূলত জার্মেনিয়াম (Ge) এবংসিলিকন(সি)। উল্লেখযোগ্যভাবে, বিশ্বের প্রথম ট্রানজিস্টর এবং প্রথম ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট উভয়ই জার্মেনিয়াম দিয়ে তৈরি। কিন্তু এটি ধীরে ধীরে 1960 এর দশকের শেষের দিকে সিলিকন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়, কারণ এর ত্রুটিগুলি যেমন কম তাপ পরিবাহিতা, নিম্ন গলনাঙ্ক, দুর্বল উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধের, অস্থির জলে দ্রবণীয় অক্সাইড গঠন এবং সপ্তাহের যান্ত্রিক শক্তি। এর উচ্চতর উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধের, চমৎকার বিকিরণ প্রতিরোধের, উল্লেখযোগ্য খরচ-কার্যকারিতা এবং প্রচুর মজুদের জন্য ধন্যবাদ, সিলিকন ধীরে ধীরে মূলধারার উপাদান হিসাবে জার্মেনিয়ামকে প্রতিস্থাপন করেছে এবং আজ পর্যন্ত এই অবস্থান বজায় রেখেছে।

1990-এর দশকে, অর্ধপরিবাহী পদার্থের দ্বিতীয় প্রজন্মের আবির্ভাব শুরু হয়, যার মধ্যে গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) এবং ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) প্রতিনিধিত্বকারী উপাদান ছিল। দ্বিতীয় সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলি একটি বড় ব্যান্ডগ্যাপ, কম ক্যারিয়ার ঘনত্ব, উচ্চতর অপটোইলেক্ট্রনিক বৈশিষ্ট্য, সেইসাথে চমৎকার তাপীয় প্রতিরোধ এবং বিকিরণ প্রতিরোধের মতো সুবিধা প্রদান করে। এই সুবিধাগুলি মাইক্রোওয়েভ যোগাযোগ, স্যাটেলাইট যোগাযোগ, অপটিক্যাল যোগাযোগ, অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস এবং স্যাটেলাইট নেভিগেশনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, যৌগিক অর্ধপরিবাহী পদার্থের প্রয়োগগুলি বিরল মজুদ, উচ্চ উপাদান ব্যয়, অন্তর্নিহিত বিষাক্ততা, গভীর-স্তরের ত্রুটি এবং বড় আকারের ওয়েফার তৈরিতে অসুবিধার মতো সমস্যাগুলির দ্বারা সীমাবদ্ধ।

একবিংশ শতাব্দীতে, তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী পদার্থের মতোসিলিকন কার্বাইড(SiC), গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN), এবং জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO) তৈরি হয়েছিল। ওয়াইড-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর ম্যাটেরিয়াল হিসাবে পরিচিত, তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর ম্যাটেরিয়ালগুলি উচ্চ ব্রেকডাউন ভোল্টেজ, উচ্চ ইলেক্ট্রন স্যাচুরেশন বেগ, ব্যতিক্রমী তাপ পরিবাহিতা এবং চমত্কার বিকিরণ প্রতিরোধের মতো চমৎকার বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে। এই উপকরণগুলি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত যা উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-ভোল্টেজ, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-বিকিরণ এবং উচ্চ-শক্তি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে কাজ করে।

আজকাল, চতুর্থ প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়গ্যালিয়াম অক্সাইড(Ga₂O₃), হীরা (C) এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড (AlN)। এই উপকরণগুলিকে বলা হয় আল্ট্রা-ওয়াইড ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর ম্যাটেরিয়াল, যার ব্রেকডাউন ফিল্ড শক্তি তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরের তুলনায় বেশি। তারা উচ্চ ভোল্টেজ এবং পাওয়ার লেভেল সহ্য করতে পারে, উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রনিক ডিভাইস এবং উচ্চ-পারফরম্যান্স রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ইলেকট্রনিক ডিভাইস তৈরির জন্য উপযুক্ত। যাইহোক, এই চতুর্থ-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলির উত্পাদন এবং সরবরাহ শৃঙ্খল পরিপক্ক নয়, যা উত্পাদন এবং প্রস্তুতিতে উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করে।