Tại sao sẽ không thực hiện bóng bán dẫn DIY này

Tôi đã cố gắng để tạo ra một thiết bị bóng bán dẫn thô tại nhà. Cho đến nay tôi đã không thành công. Sự hiểu biết về điện của tôi bên cạnh không tồn tại ngoài những gì tôi đã học được trong 3 tháng qua kể từ khi tôi đọc một bài viết hoang dã về bóng bán dẫn in phun.

Tôi đang cố gắng sử dụng một phương pháp không yêu cầu vật liệu độc hại hoặc nhiệt độ cao.

Thí nghiệm này có vẻ đầy hứa hẹn, vì vậy tôi đã cố gắng mô phỏng thiết bị dựa trên lớp bán dẫn oxit kẽm và các tiếp điểm keo-dây như mô tả ở đây.

https://www.andaemonygetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxide-experiment-i.pdf

Theo bài báo, hiệu ứng bóng bán dẫn / trường đạt được với thiết bị này bằng cách áp dụng 96 volt với đạo trình âm của nguồn cung cấp được gắn vào cổng và cực dương được gắn vào nguồn hoặc cống.

Lý do cho điện áp yêu cầu cao dường như là độ dày của lớp điện môi cổng là một nắp trượt kính hiển vi dày khoảng 0,12mm - 0,16mm. Tôi đã hy vọng điện môi cổng của tôi dày ~ 0,01mm sẽ cho phép thiết bị dẫn điện ở mức ~ 9 volt ở cổng.

Những nỗ lực của tôi với một số thay đổi:

Vật liệu sử dụng:

• "mực / sơn" bán dẫn: bột oxit kẽm không hữu cơ + cồn Isopropyl
• nguồn, cống và cổng: bút dẫn điện (carbon mặt đất và chất kết dính không độc hại)
• nguồn, cống và cổng: keo dây (dán bạc)
• cổng điện môi: lớp bọc nhà bếp (theo tìm kiếm trên web ~ 0,01mm)
• chất nền: kính hiển vi nắp kính
• Dây đồng không tráng 24
• keo dây (carbon đất và chất kết dính không độc hại)
• băng ghế dự bị DC cung cấp 0-5 Amps 0-30 Volts

Nỗ lực số 1:

• đã sử dụng bút carbon dẫn điện để vẽ một đường trượt thủy tinh làm cổng và sử dụng keo dán dây để nối dây đồng với một đầu. Sau đó để khô trong lò ở ~ 100 độ F trong ~ 15 phút

• bọc kính trượt với 1 lớp bọc bám chặt và đặt trong lò nướng ở nhiệt độ ~ 100 độ F trong ~ 15 phút trong nỗ lực làm phẳng bất kỳ nếp nhăn nào trong bọc bám. (chỉ thành công nhỏ)

• Dung dịch nhỏ giọt của oxit kẽm và 91% Isopropoyl Alcohol trên nắp trượt và để khô trong lò ở ~ 100 độ F trong ~ 15 phút. Một lớp giòn dày ~ 1mm đã được tạo ra

  • rút nguồn và thoát ra cách nhau ~ 2 mm trên một phiến kính mới và nối dây đồng bằng keo dây. Để khô trong lò ở ~ 100 độ F trong ~ 15 phút

  • đặt phiến kính thứ hai lên trên lớp thứ nhất với nguồn và tiếp xúc cống xuống chạm vào lớp oxit kẽm với cổng nằm giữa nguồn và cống

  • quấn băng dính chặt quanh 2 phiến kính để giúp tiếp xúc gần gũi giữa tất cả các lớp.

  • kết nối dây dẫn âm của nguồn điện một chiều đến cổng và dây dẫn dương vào cống được chỉ định ở một phía. Kết nối nhiều mét với nguồn và cống.

  • bật nguồn điện ở cài đặt thấp nhất và từ từ tăng cường độ dòng điện và điện áp lên mức tối đa. 5 amp & 30 volt

  • Không thể đo điện áp hoặc liên tục giữa nguồn và cống

  • các bước tương tự được lặp lại bằng cách sử dụng keo dây bạc làm cống nguồn và cổng cũng có kết quả âm tính.

Nỗ lực số 2

Tương tự như lần thử đầu tiên chỉ với 1 lần trượt kính. Tôi nghĩ rằng kết nối giữa cống nguồn và lớp oxit kẽm có thể không đủ gần / sạch.

• đã sử dụng bút carbon dẫn điện để vẽ một đường rộng ~ 5 mm trên phiến kính làm cổng và sử dụng keo dán dây để nối dây đồng với một đầu. Sau đó để khô trong lò ở ~ 100 độ F trong ~ 15 phút

  • bọc kính trượt với 1 lớp bọc bám chặt và đặt trong lò nướng ở nhiệt độ ~ 100 độ F trong ~ 15 phút trong nỗ lực làm phẳng bất kỳ nếp nhăn nào trong bọc bám. (chỉ thành công nhỏ)

  • dung dịch nhỏ giọt oxit kẽm và 91% Isopropoyl Rượu trên nắp trượt và để khô trong lò ở ~ 100 độ F trong ~ 15 phút. Một lớp giòn dày ~ 1mm đã được tạo ra

  • sử dụng ống tiêm để vẽ đường nguồn và thoát trực tiếp trên lớp kẽm oxit bằng keo dây và sau đó nối dây đồng. Để khô trong lò ở ~ 100 độ F trong ~ 15 phút

  • phủ bên trên bằng superglue để tránh nguồn và thoát ra khỏi lớp oxit kẽm trong quá trình xử lý. để khô qua đêm

  • kết nối dây dẫn âm của nguồn điện một chiều đến cổng và dây dẫn dương vào cống được chỉ định ở một phía. Kết nối nhiều mét với nguồn và cống.

  • bật nguồn điện ở cài đặt thấp nhất và từ từ tăng cường độ dòng điện và điện áp lên mức tối đa. 5 amp & 30 volt

  • Không thể đo điện áp hoặc liên tục giữa nguồn và cống

Dưới đây là một vài hình ảnh về các bước: https://imgur.com/a/jXAoOS0

Hiện tại tôi không thể xác minh liệu các tài liệu tôi sử dụng có hoạt động trong cùng một thiết lập như được mô tả trong thử nghiệm mà tôi đã cố gắng mô phỏng hay không. Hiện tại tôi đang thiếu kẽm nitrat, 2propanol và nguồn điện một chiều có khả năng đầu ra 96 ​​volt.

Những sai sót chính trong thí nghiệm của tôi là gì?

Tôi có các giả định sau đây rất khó để xác minh tại thời điểm này:

• lớp oxit kẽm của tôi có thể quá không nhất quán / dễ gãy và không tạo ra bề mặt đồng nhất.

• cổng điện môi / đế của tôi không đủ phẳng hoặc làm bằng vật liệu sai

• khoảng trống của tôi quá lớn / cổng điện môi quá dày và nguồn và cống quá xa nhau

• tài liệu của tôi không đủ tinh khiết và do đó không hiển thị các thuộc tính mong đợi

• Tôi đã phát hiện ra rằng bạc được sử dụng làm chất khử tạp loại n và vì tôi hy vọng lớp oxit kẽm của tôi là loại n, nên cần có chất khử tạp loại p

• Mặc dù thí nghiệm tôi đang cố gắng mô phỏng sử dụng keo dây, có rất ít lời giải thích về việc vật liệu này là gì ngoài tuyên bố rằng bất kỳ loại keo dẫn điện nào cũng sẽ hoạt động. Keo dây của tôi là carbon mặt đất dựa trên như bút dẫn tôi đã sử dụng. Tôi đã không tìm thấy bất kỳ thông tin nào nếu carbon là loại n hoặc p. có lẽ carbon cũng không thể được sử dụng. https://www.andaemonygetsyoucoffee.com/wp/wp-content/uploads/2009/05/zinc-oxide-experiment-i.pdf

• Tôi không thể áp dụng đủ điện áp cho cổng vì nguồn cung cấp của tôi đạt tối đa ở mức 30 volt.

• hệ thống dây điện của tôi sai

Tôi nghĩ rằng những sai sót ở đây có lẽ là đơn giản để chỉ ra cho bất cứ ai có kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Bất kỳ lời khuyên và ý tưởng sẽ được nhiều đánh giá cao. Tôi tự hỏi nếu tôi ở bất cứ nơi nào gần với một thiết bị làm việc.

ZnO quá dày cho một cổng sau

Với độ dày ZnO ước tính 1 mm của bạn, tôi sẽ ngạc nhiên nếu một thiết bị có tiết diện bạn vẽ đã hoạt động. Bạn sẽ phải thực hiện các sóng mang điện tích ở phía đối diện của ZnO. Lưu ý rằng độ dày của một wafer silicon thông thường được sử dụng cho các thiết bị điện tử thông thường dày khoảng 0,4-0,8 mm và mọi thứ thú vị xảy ra trong top ~ 1%.

Vấn đề nướng có thể

Có vẻ như bạn không làm bánh nướng dữ dội như thế nào sau khi ký gửi như tờ giấy bạn đang tham khảo. Có vẻ như họ đã làm 540C trong 30 phút trên một tấm nóng trong khi bạn chỉ làm 100F trong 15 phút trong lò nướng. Bên cạnh sự khác biệt rõ ràng về nhiệt độ, nướng trong lò thường phải dài hơn đáng kể so với nướng trên đĩa nóng để có được hiệu quả tương tự.

Cổng thiên vị

Từ mô tả của bạn, có vẻ như bạn đã áp dụng một điện áp cổng âm so với nguồn. Bạn đã thử một cổng thiên vị tích cực? Bài báo dường như chỉ ra rằng MOSFET được tiến hành với độ lệch cổng dương và được tiến hành ít hơn ở độ lệch âm (giảm khoảng 3%). Với một cổng điện môi mỏng hơn như bạn đang sử dụng, tôi hy vọng sẽ thấy một sự thay đổi mạnh mẽ hơn trong hiện tại.

Những thứ khác để thử

Tôi không thấy bất cứ điều gì sai với phần còn lại của thiết kế mặc dù. Tôi hy vọng nó có cơ hội làm việc hợp lý nếu bạn tạo ra một thiết bị tương tự với cổng trên đầu. Tuy nhiên, làm như vậy không tầm thường với quy trình của bạn.

Ngoài ra, bạn có thể cố gắng tạo một lớp ZnO mỏng hơn. Một phương pháp phổ biến trong sản xuất chất bán dẫn để lắng đọng các vật liệu hòa tan trong dung môi là "đúc quay". Gửi một số vật liệu ở trung tâm của chất nền của bạn và quay với tốc độ 500-10000 RPM (tùy thuộc vào độ dày mong muốn) trong 30-120 giây. Thực hiện theo điều này với một nướng. Tôi không biết điều này sẽ hoạt động tốt như thế nào với ZnO trong IPA, nhưng nếu bạn có một máy xay dự phòng nằm xung quanh thì có lẽ bạn có thể thích ứng với mục đích này. Bạn cũng có thể phải chơi với tỷ lệ ZnO: IPA của mình để có kết quả tốt. Tôi không thể nói độ dày của màng ZnO được gửi theo cách này mà bạn cần để đảm bảo phim được chiếu liên tục. Mặc dù sau khi đọc bài viết của bạn một lần nữa, có vẻ như bạn đã làm điều này với một fan hâm mộ trường hợp PC. Có thể thử pha loãng ZnO của bạn hơn nữa để có được một bộ phim mỏng hơn,

Một lựa chọn khác là cố gắng tạo / đo một quang điện trở trong ZnO để chứng minh với bản thân rằng ZnO liên tục và có thể dẫn dòng điện. Từ một tìm kiếm nhanh, ZnO có khoảng cách băng trực tiếp là 3,3 eV, nghĩa là bạn sẽ cần ánh sáng với bước sóng khoảng 375nm hoặc ngắn hơn để thấy hiện tượng quang dẫn. Đây chỉ là trên cạnh giữa ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím. Điều này làm cho mọi thứ khó khăn hơn một chút, nhưng bài báo chỉ ra rằng quang dẫn đã được quan sát, do đó bạn có thể sẽ có thể tái tạo những kết quả đó. Đây là một thiết bị đơn giản hơn nhiều so với MOSFET mà bạn đã cố gắng thực hiện. Trong thực tế, mặt cắt bạn đã vẽ nên đã hoạt động. Chiếu sáng mẫu của bạn từ trên xuống bằng nguồn sáng UV sáng nhất bạn có thể tìm thấy (mặt trời là nguồn sáng UV khá sáng). Áp dụng điện áp và đo dòng điện qua thiết bị của bạn (hoặc sử dụng cài đặt điện trở trên đồng hồ vạn năng). Do khoảng cách dải lớn của ZnO, có thể mất một thời gian để độ dẫn trở về giá trị "tối" sau khi loại bỏ ánh sáng, như được quan sát trong bài báo. Mặc dù, tại thời điểm này, tôi chắc chắn bạn sẽ rất vui khi đo được dòng điện.

Để thực hiện chức năng "FET", bạn cần 6 lần thành công 1) nguồn 2) nguồn và thoát vùng 3) tiếp xúc ohmic không chỉnh lưu từ (2) đến (1) 4) cổng 5) mật độ thấp của điện tích bề mặt tại Giao diện cổng kênh 6) đủ điện áp trên cổng để đảo ngược phần trên cùng của kênh, vì vậy (1) và (2) sẽ hoạt động như một đường dẫn điện trở.

Hãy nhẹ nhàng với 6 yêu cầu này; cha mẹ tôi không phải là nhà vật lý thiết bị.