Gündəlik həyatda smartfonlar və ağıllı saatlar kimi elektron cihazlar əvəzolunmaz yoldaşlara çevrilib. Bu cihazlar getdikcə daha incə, lakin daha güclü olur. Onların davamlı təkamülünə nə imkan verdiyini heç düşünmüsünüzmü? Cavab yarımkeçirici materiallardadır və bu gün biz onların arasında ən görkəmlilərindən birinə - sapfir kristalına diqqət yetiririk.
Əsasən α-Al₂O₃-dan ibarət olan sapfir kristalı altıbucaqlı qəfəs quruluşu meydana gətirərək, kovalent şəkildə bağlanmış üç oksigen atomundan və iki alüminium atomundan ibarətdir. Görünüşdə qiymətli daş sapfirə bənzəsə də, sənaye sapfir kristalları üstün performansı vurğulayır. Kimyəvi cəhətdən təsirsizdir, suda həll olunmur və turşulara və qələvilərə davamlıdır, sərt mühitlərdə sabitliyi saxlayan "kimyəvi qalxan" rolunu oynayır. Bundan əlavə, o, effektiv işıq ötürülməsinə imkan verən əla optik şəffaflıq nümayiş etdirir; güclü istilik keçiriciliyi, həddindən artıq istiləşmənin qarşısını alır; və sızma olmadan sabit siqnal ötürülməsini təmin edən əla elektrik izolyasiyası. Mexanik olaraq sapfir Mohs sərtliyi 9 ilə öyünür, almazdan sonra ikincidir və onu yüksək aşınmaya və aşınmaya davamlı edir - tələbkar tətbiqlər üçün idealdır.
Çip İstehsalında Gizli Silah
(1) Aşağı Güclü Çiplər üçün Əsas Material
Elektronikanın miniatürləşdirməyə və yüksək performansa doğru meyli kimi, aşağı güclü çiplər kritik hala gəldi. Ənənəvi çiplər nanoölçülü qalınlıqlarda izolyasiyanın pozulmasından əziyyət çəkir, bu da cari sızma, artan enerji istehlakı və həddindən artıq istiləşməyə gətirib çıxarır ki, bu da sabitliyi və ömrünü pozur.
Çin Elmlər Akademiyasının Şanxay Mikrosistem və İnformasiya Texnologiyaları İnstitutunun (SIMIT) tədqiqatçıları monokristal alüminiumu tək kristal alüminium oksidinə (safirə) çevirərək, metal-interkalasiyalı oksidləşmə texnologiyasından istifadə edərək süni sapfir dielektrik vaflilər hazırlayıblar. 1 nm qalınlığında bu material adi amorf dielektrikləri dövlət sıxlığının azaldılması və 2D yarımkeçiricilərlə interfeys keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması baxımından iki böyüklük dərəcəsi ilə üstələyərək, ultra aşağı sızma cərəyanı nümayiş etdirir. Bunun 2D materialları ilə inteqrasiyası aşağı güclü çiplərə imkan verir, smartfonlarda batareyanın ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə artırır və AI və IoT tətbiqlərində sabitliyi artırır.
(2) Qallium Nitridi (GaN) üçün Mükəmməl Tərəfdaş
Yarımkeçiricilər sahəsində qallium nitridi (GaN) özünəməxsus üstünlüklərinə görə parlaq bir ulduz kimi ortaya çıxdı. Geniş diapazonlu yarımkeçirici material olaraq, 3,4 eV-lik bir bant boşluğu ilə - silisiumun 1,1 eV-dən əhəmiyyətli dərəcədə böyükdür - GaN yüksək temperatur, yüksək gərginlik və yüksək tezlikli tətbiqlərdə üstündür. Yüksək elektron hərəkətliliyi və kritik parçalanma sahəsinin gücü onu yüksək güclü, yüksək temperatur, yüksək tezlikli və yüksək parlaqlıqlı elektron cihazlar üçün ideal material edir. Güc elektronikasında GaN əsaslı cihazlar daha az enerji istehlakı ilə daha yüksək tezliklərdə işləyir, enerjinin çevrilməsi və enerjinin idarə edilməsində üstün performans təklif edir. Mikrodalğalı rabitədə GaN 5G güc gücləndiriciləri kimi yüksək güclü, yüksək tezlikli komponentlərə imkan verir, siqnal ötürülməsi keyfiyyətini və sabitliyini artırır.
Safir kristal GaN üçün "mükəmməl tərəfdaş" hesab olunur. Onun GaN ilə qəfəs uyğunsuzluğu silisium karbidindən (SiC) daha yüksək olsa da, sapfir substratları GaN epitaksisi zamanı daha aşağı istilik uyğunsuzluğu nümayiş etdirir və GaN böyüməsi üçün sabit zəmin yaradır. Bundan əlavə, sapfirin əla istilik keçiriciliyi və optik şəffaflığı yüksək güclü GaN cihazlarında səmərəli istilik yayılmasını asanlaşdırır, əməliyyat sabitliyini və optimal işıq çıxışı səmərəliliyini təmin edir. Onun üstün elektrik izolyasiya xüsusiyyətləri siqnal müdaxiləsini və güc itkisini daha da minimuma endirir. Safir və GaN-in birləşməsi yüksək performanslı cihazların, o cümlədən işıqlandırma və displey bazarlarında üstünlük təşkil edən GaN əsaslı LED-lərin inkişafına səbəb oldu - məişət LED lampalarından tutmuş böyük açıq ekranlara qədər - optik rabitə və dəqiq lazer emalında istifadə olunan lazer diodları.
XKH-nin GaN-on-sapphire gofreti
Yarımkeçirici tətbiqlərin sərhədlərinin genişləndirilməsi
(1) Hərbi və Aerokosmik Tətbiqlərdə “Qalxan”
Hərbi və aerokosmik tətbiqlərdəki avadanlıqlar çox vaxt ekstremal şəraitdə işləyir. Kosmosda kosmik gəmilər mütləq sıfıra yaxın temperaturlara, intensiv kosmik radiasiyaya və vakuum mühitinin çətinliklərinə dözür. Hərbi təyyarələr isə yüksək sürətli uçuş zamanı aerodinamik qızdırma, yüksək mexaniki yüklər və elektromaqnit müdaxiləsi səbəbindən səthin temperaturu 1000°C-dən çox olur.
Safir kristalının unikal xüsusiyyətləri onu bu sahələrdə kritik komponentlər üçün ideal material edir. Onun müstəsna yüksək temperatur müqaviməti - struktur bütövlüyünü qoruyarkən 2,045 ° C-ə qədər davam edir - istilik gərginliyi altında etibarlı performansı təmin edir. Onun radiasiya sərtliyi həmçinin kosmik və nüvə mühitlərində funksionallığı qoruyur, həssas elektronikanı effektiv şəkildə qoruyur. Bu atributlar yüksək temperaturlu infraqırmızı (İQ) pəncərələrdə sapfirin geniş istifadəsinə səbəb olmuşdur. Raket yönləndirmə sistemlərində IR pəncərələri hədəfin dəqiq aşkarlanmasını təmin etmək üçün həddindən artıq istilik və sürət altında optik aydınlığı saxlamalıdır. Sapphire əsaslı IR pəncərələr yüksək istilik sabitliyini üstün IR keçiriciliyi ilə birləşdirərək, istiqamətləndirmə dəqiqliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Aerokosmik sahədə sapfir peyk optik sistemlərini qoruyur və sərt orbital şəraitdə aydın görüntü əldə etməyə imkan verir.
XKHsapfir optik pəncərələr
(2) Superkeçiricilər və Mikroelektronika üçün Yeni Vəqf
Superkeçiricilikdə sapfir qeyri-müqavimətli keçiriciliyə imkan verən superkeçirici nazik filmlər üçün əvəzolunmaz substrat rolunu oynayır - inqilabi güc ötürülməsi, maqlev qatarları və MRT sistemləri. Yüksək performanslı superkeçirici filmlər sabit qəfəs strukturlarına malik substratlar tələb edir və sapfirin maqnezium diborid (MgB₂) kimi materiallarla uyğunluğu gücləndirilmiş kritik cərəyan sıxlığı və kritik maqnit sahəsi olan filmlərin böyüməsinə imkan verir. Məsələn, sapfir dəstəkli superkeçirici filmlərdən istifadə edən elektrik kabelləri enerji itkisini minimuma endirməklə ötürmə səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Mikroelektronikada R-müstəvisi (<1-102>) və A-müstəvisi (<11-20>) kimi spesifik kristalloqrafik oriyentasiyalı sapfir substratlar qabaqcıl inteqral sxemlər (IC) üçün uyğunlaşdırılmış silikon epitaksial təbəqələrə imkan verir. R-müstəvi sapfir yüksək sürətli IC-lərdə kristal qüsurlarını azaldır, əməliyyat sürətini və sabitliyini artırır, A-plan sapfirinin izolyasiya xüsusiyyətləri və vahid keçiriciliyi hibrid mikroelektronikanı və yüksək temperaturlu superkeçirici inteqrasiyanı optimallaşdırır. Bu substratlar yüksək performanslı hesablama və telekommunikasiya infrastrukturunda əsas çipləri dəstəkləyir.
XKHninAlN-on-NPSS Wafer
Yarımkeçiricilərdə Safir Kristalının Gələcəyi
Sapphire artıq çip istehsalından tutmuş aerokosmik və superkeçiricilərə qədər yarımkeçiricilər arasında böyük dəyər nümayiş etdirib. Texnologiya inkişaf etdikcə onun rolu daha da genişlənəcək. Süni intellektdə sapfir dəstəkli aşağı güclü, yüksək performanslı çiplər səhiyyə, nəqliyyat və maliyyə sahələrində süni intellektdə irəliləyişlərə səbəb olacaq. Kvant hesablamasında sapfirin maddi xüsusiyyətləri onu qubit inteqrasiyası üçün perspektivli namizəd kimi yerləşdirir. Bu arada, GaN-on-sapphire cihazları 5G/6G rabitə avadanlığı üçün artan tələblərə cavab verəcək. İrəli gedərkən sapfir bəşəriyyətin texnoloji tərəqqisini gücləndirən yarımkeçirici innovasiyaların təməl daşı olaraq qalacaq.
XKH-nin GaN-on-sapphire epitaksial vaflisi
XKH ən müasir tətbiqlər üçün dəqiqliklə işlənmiş sapfir optik pəncərələr və GaN-on-sapphire vafli həllər təqdim edir. Xüsusi kristal böyüməsi və nanoölçülü cilalama texnologiyalarından istifadə edərək, biz aerokosmik, müdafiə və yüksək güclü lazer sistemləri üçün ideal olan UV-dən IR spektrlərinə müstəsna ötürülmə ilə ultra-düz sapfir pəncərələr təqdim edirik.
Göndərmə vaxtı: 18 aprel 2025-ci il