Kundalik hayotda smartfon va aqlli soatlar kabi elektron qurilmalar ajralmas hamrohga aylandi. Ushbu qurilmalar tobora nozik va kuchliroq bo'lib bormoqda. Ularning uzluksiz evolyutsiyasiga nima imkon berishini hech o'ylab ko'rganmisiz? Javob yarimo'tkazgich materiallarida yotadi va bugungi kunda biz ularning eng mashhurlaridan biri - safir kristaliga e'tibor qaratamiz.
Asosan a-Al₂O₃ dan tashkil topgan safir kristalli kovalent bog'langan uchta kislorod atomi va ikkita alyuminiy atomidan iborat bo'lib, olti burchakli panjara tuzilishini hosil qiladi. Tashqi ko'rinishida u qimmatbaho toshli safirga o'xshasa-da, sanoat safir kristallari yuqori ishlashni ta'kidlaydi. Kimyoviy inert, u suvda erimaydi va kislotalar va ishqorlarga chidamli bo'lib, qattiq muhitda barqarorlikni saqlaydigan "kimyoviy qalqon" vazifasini bajaradi. Bundan tashqari, u yorug'likni samarali o'tkazish imkonini beruvchi mukammal optik shaffoflikni namoyish etadi; kuchli issiqlik o'tkazuvchanligi, haddan tashqari issiqlikning oldini olish; va ajoyib elektr izolyatsiyasi, oqishsiz barqaror signal uzatilishini ta'minlaydi. Mexanik jihatdan, safir Mohs qattiqligi 9 ga teng, bu faqat olmosdan keyin ikkinchi bo'lib, uni aşınmaya va eroziyaga juda chidamli qiladi - talabchan ilovalar uchun ideal.
Chip ishlab chiqarishdagi maxfiy qurol
(1) Kam quvvatli chiplar uchun asosiy material
Elektron miniatyura va yuqori ishlashga moyil bo'lganligi sababli, kam quvvatli chiplar juda muhim bo'lib qoldi. An'anaviy mikrosxemalar nano o'lchamdagi qalinligida izolyatsiyaning buzilishidan aziyat chekadi, bu esa oqimning oqishiga, quvvat sarfining oshishiga va haddan tashqari qizib ketishga olib keladi, bu esa barqarorlik va xizmat muddatini buzadi.
Xitoy Fanlar akademiyasi Shanxay mikrotizim va axborot texnologiyalari instituti (SIMIT) tadqiqotchilari bir kristalli alyuminiyni bir kristalli alumina (safir) ga aylantirib, metall-interkalatsiyalangan oksidlanish texnologiyasidan foydalangan holda sun'iy sapfirli dielektrik gofretlarni ishlab chiqdilar. 1 nm qalinligida ushbu material ultra past oqish oqimini namoyish etadi, bu holat zichlikni kamaytirish va 2D yarimo'tkazgichlar bilan interfeys sifatini yaxshilash bo'yicha an'anaviy amorf dielektriklarni ikki darajaga oshiradi. Buni 2D materiallar bilan integratsiya qilish kam quvvatli mikrosxemalar yaratish imkonini beradi, smartfonlarda batareyaning ishlash muddatini sezilarli darajada uzaytiradi va AI va IoT ilovalarida barqarorlikni oshiradi.
(2) Galiy nitridi (GaN) uchun mukammal hamkor
Yarimo'tkazgich sohasida galliy nitridi (GaN) o'zining noyob afzalliklari tufayli yorqin yulduz sifatida paydo bo'ldi. Keng diapazonli yarimo'tkazgichli material sifatida 3,4 eV tarmoqli oralig'i - kremniyning 1,1 eV dan sezilarli darajada kattaroq - GaN yuqori haroratli, yuqori kuchlanishli va yuqori chastotali ilovalarda ustunlik qiladi. Uning yuqori elektron harakatchanligi va tanqidiy parchalanish maydonining kuchi uni yuqori quvvatli, yuqori haroratli, yuqori chastotali va yuqori yorqinlikdagi elektron qurilmalar uchun ideal materialga aylantiradi. Quvvat elektronikasida GaN-ga asoslangan qurilmalar yuqori chastotalarda kamroq energiya sarfi bilan ishlaydi, bu esa quvvatni konvertatsiya qilish va energiyani boshqarishda yuqori samaradorlikni ta'minlaydi. Mikroto'lqinli aloqada GaN 5G quvvat kuchaytirgichlari kabi yuqori quvvatli, yuqori chastotali komponentlarga imkon beradi, signal uzatish sifati va barqarorligini oshiradi.
Safir kristali GaN uchun "mukammal sherik" hisoblanadi. Uning GaN bilan panjara mos kelmasligi kremniy karbididan (SiC) yuqori bo'lsa-da, safir substratlari GaN epitaksisi paytida kamroq issiqlik mos kelmasligini ko'rsatadi va GaN o'sishi uchun barqaror asos yaratadi. Bundan tashqari, safirning mukammal issiqlik o'tkazuvchanligi va optik shaffofligi yuqori quvvatli GaN qurilmalarida samarali issiqlik tarqalishini osonlashtiradi, ish barqarorligini va optimal yorug'lik chiqishi samaradorligini ta'minlaydi. Uning yuqori elektr izolyatsiyasi xususiyatlari signal shovqinlari va quvvat yo'qotilishini yanada kamaytiradi. Safir va GaN kombinatsiyasi yorug'lik va displey bozorlarida hukmronlik qiluvchi GaN asosidagi LEDlarni o'z ichiga olgan yuqori samarali qurilmalarning rivojlanishiga olib keldi - maishiy LED lampalaridan tortib katta tashqi ekranlargacha, shuningdek, optik aloqa va aniq lazerni qayta ishlashda ishlatiladigan lazer diodlari.
XKH ning GaN-on-safir gofreti
Yarimo'tkazgichlarni qo'llash chegaralarini kengaytirish
(1) Harbiy va aerokosmik ilovalardagi "Qalqon"
Harbiy va aerokosmik ilovalardagi uskunalar ko'pincha ekstremal sharoitlarda ishlaydi. Kosmosda kosmik kemalar mutlaq nolga yaqin haroratga, kuchli kosmik nurlanishga va vakuum muhitining qiyinchiliklariga bardosh beradi. Harbiy samolyotlar esa yuqori tezlikdagi parvoz paytida aerodinamik isitish, yuqori mexanik yuklar va elektromagnit shovqinlar tufayli yuzaki harorat 1000 ° C dan oshadi.
Safir kristalining noyob xususiyatlari uni ushbu sohalardagi muhim komponentlar uchun ideal materialga aylantiradi. Uning ajoyib yuqori haroratga chidamliligi - 2045 ° S gacha bo'lgan haroratga bardosh berib, strukturaviy yaxlitlikni saqlab turish - termal stress ostida ishonchli ishlashni ta'minlaydi. Uning radiatsiya qattiqligi kosmik va yadroviy muhitda ham funksionallikni saqlab, sezgir elektronikani samarali himoya qiladi. Ushbu atributlar safirning yuqori haroratli infraqizil (IR) oynalarida keng qo'llanilishiga olib keldi. Raketalarni boshqarish tizimlarida IR oynalari nishonni aniq aniqlashni ta'minlash uchun haddan tashqari issiqlik va tezlikda optik ravshanlikni saqlab turishi kerak. Safir asosidagi IR oynalar yuqori termal barqarorlikni yuqori IQ o'tkazuvchanligi bilan birlashtirib, yo'riqnomaning aniqligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Aerokosmik sohada safir sun'iy yo'ldosh optik tizimlarini himoya qiladi va og'ir orbital sharoitlarda aniq tasvirni olish imkonini beradi.
XKHsapfir optik oynalar
(2) Supero'tkazuvchilar va mikroelektronika uchun yangi asos
Supero'tkazuvchanlikda safir o'ta o'tkazuvchan yupqa plyonkalar uchun ajralmas substrat bo'lib xizmat qiladi, bu esa nol qarshilik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi - inqilob qiluvchi elektr uzatish, maglev poezdlari va MRI tizimlari. Yuqori samarali supero'tkazuvchi plyonkalar barqaror panjara tuzilmalariga ega bo'lgan substratlarni talab qiladi va safirning magniy diborid (MgB₂) kabi materiallar bilan mosligi kuchaytirilgan kritik oqim zichligi va tanqidiy magnit maydonga ega bo'lgan plyonkalarning o'sishiga imkon beradi. Misol uchun, sapfir bilan qo'llab-quvvatlanadigan o'ta o'tkazuvchan plyonkalardan foydalanadigan quvvat kabellari energiya yo'qotilishini minimallashtirish orqali uzatish samaradorligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Mikroelektronikada R-tekisligi (<1-102>) va A-tekisligi (<11-20>) kabi oʻziga xos kristallografik yoʻnalishlarga ega sapfir substratlar ilgʻor integral mikrosxemalar (IC) uchun moslashtirilgan kremniy epitaksial qatlamlarini yaratishga imkon beradi. R-tekis safir yuqori tezlikdagi IC-lardagi kristall nuqsonlarni kamaytiradi, ish tezligi va barqarorligini oshiradi, A-tekis safirning izolyatsion xususiyatlari va bir xil o'tkazuvchanligi gibrid mikroelektronika va yuqori haroratli o'ta o'tkazgich integratsiyasini optimallashtiradi. Ushbu substratlar yuqori samarali hisoblash va telekommunikatsiya infratuzilmasida asosiy chiplarni qo'llab-quvvatlaydi.
XKHningAlN-on-NPSS gofreti
Yarimo'tkazgichlarda safir kristalining kelajagi
Sapphire allaqachon yarimo'tkazgichlarda, chip ishlab chiqarishdan aerokosmik va o'ta o'tkazgichlargacha bo'lgan ulkan qiymatni namoyish etdi. Texnologiyaning rivojlanishi bilan uning roli yanada kengayadi. Sun'iy intellektda sapfir bilan qo'llab-quvvatlanadigan kam quvvatli, yuqori unumdor chiplar sog'liqni saqlash, transport va moliya sohalarida AI yutuqlarini boshqaradi. Kvant hisoblashda sapfirning moddiy xususiyatlari uni qubit integratsiyasi uchun istiqbolli nomzod sifatida ko'rsatadi. Shu bilan birga, GaN-on-sapphire qurilmalari 5G/6G aloqa uskunasiga bo'lgan talabni qondiradi. Oldinga siljishda, safir insoniyatning texnologik taraqqiyotini ta'minlovchi yarimo'tkazgich innovatsiyalarining asosi bo'lib qoladi.
XKH ning GaN-on-sapphire epitaksial gofreti
XKH zamonaviy ilovalar uchun aniq ishlab chiqilgan sapfir optik oynalar va GaN-on-sapphire gofret yechimlarini taqdim etadi. Xususiy kristall o'sishi va nano o'lchamdagi sayqallash texnologiyalaridan foydalangan holda, biz ultra tekis sapfir oynalarni ultrabinafsha nurlanishdan IQ spektrlariga o'ta ajoyib uzatma bilan ta'minlaymiz, bu aerokosmik, mudofaa va yuqori quvvatli lazer tizimlari uchun ideal.
Xat vaqti: 2025-yil 18-aprel
