Küçük Safira Kristalı Yarım iletkenlerin "büyük geleceğini" hızlandırıyor

Küçük Safira Kristalı Yarım iletkenlerin "büyük geleceğini" hızlandırıyor

Günlük yaşamımızda cep telefonları ve akıllı saatler gibi elektronik cihazlar ayrılmaz arkadaşlarımız haline geldi.Bu cihazlar giderek daha ince ve hafif hale geliyor ve aynı zamanda daha güçlü işlevler sunuyorlarHiç merak ettiniz mi sürekli evrimlerinin arkasında ne var? Cevabı yarı iletken malzemeler ve bugün bu alanda öne çıkanlardan birine odaklanacağız: safir kristali.

Başlıca olarak α-Al2O3'ten oluşan safir kristali, üç oksijen atomunun ve iki alüminyum atomunun kovalent bağ yoluyla birleşmesiyle oluşur ve sonuçta altıgen kristal yapısı oluşur.Görsel olarakAncak, bir yarı iletken malzeme olarak, safir kristalı mükemmel özellikleri nedeniyle daha fazla değerlidir.Şaşırtıcı bir kimyasal istikrar gösterir., genellikle suda çözünmez ve asit ve bazlar tarafından korozyona dayanıklıdır, çeşitli kimyasal ortamlarda özelliklerini koruyan "kimyasal koruma koruyucusu" olarak hareket eder.Ek olarak, ışığın pürüzsüz bir şekilde geçmesine izin veren iyi bir ışık geçirgenliği ile övünür; cihazların "aşırı ısınmasını" önlemek için ısıyı hızlı bir şekilde dağıtmaya yardımcı olan mükemmel termal iletkenlik;ve olağanüstü elektrik yalıtımı, elektronik sinyallerin istikrarlı bir şekilde iletilmesini sağlar ve sızıntı sorunlarını önler.Doğada sadece elmasla ikinci sırada., aşınmaya ve aşınmaya karşı yüksek dayanıklılık gösterir ve çeşitli karmaşık ortamlarda "sert durma" yeteneğine sahiptir.

Çip Üretiminde "Gizli Silah"

(I) Düşük Güçlü Çipler için Ana Malzeme

Günümüzde elektronik cihazlar minyatürleşme ve yüksek performans yönünde hızla gelişmektedir.ve kablosuz kulaklıkların daha uzun pil ömrü ve daha hızlı çalışması bekleniyor.Bu durum çiplere son derece yüksek talepler getiriyor ve düşük güçlü çipler endüstrinin peşine düşüyor.Nanometre ölçeğinde dielektrik malzemelerin yalıtım performansında bir düşüş yaşanır, akım sızıntısına, artan enerji tüketimine, cihazın şiddetli ısınmasına ve istikrarın ve ömrün azalmasına neden olur.

Çin Bilimler Akademisi'nin Şangay Mikrosistem ve Bilgi Teknolojisi Enstitüsü'ndeki araştırma ekibi, yıllarca yapılan araştırmalardan sonra,Başarıyla geliştirilen yapay safir dielektrik levhalar, düşük güçlü yongaların geliştirilmesi için güçlü bir teknik destek sağlıyor.Tek kristal alüminyumu tek kristal alüminyum oksitine oksitlemek için yenilikçi bir metal ara oksidasyon tekniği kullandılar.Yapay safir olarak da bilinen bu malzeme, 1 nanometre kalınlığında son derece düşük sızıntı akımı elde ederek geleneksel dielektrik malzemelerin karşılaştığı zorlukları etkili bir şekilde çözüyor.Geleneksel amorf dielektrik malzemelere kıyasla, yapay safir dielektrik levhaların yapı ve elektronik performans açısından önemli avantajları vardır.iki büyüklük düzeni ile azaltılmış bir durum yoğunluğuna ve iki boyutlu yarı iletken malzemelerle çok daha iyi arayüzlere sahipAraştırma ekibi bu malzemeyi iki boyutlu malzemelerle birleştirerek düşük güçlü çip cihazlarını başarıyla üretti.Çiplerin pil ömrünü ve işletim verimliliğini önemli ölçüde artırmakBu başarı, akıllı telefonlar için batarya ömrünün çok daha uzun süreceği ve sık şarj edilmesine gerek kalmayacağı anlamına geliyor.Düşük güçlü yongalar cihazın daha istikrarlı ve daha uzun süreli çalışmasını sağlar, bu alanlarda daha hızlı kalkınmaya yol açıyor.

(II) Gallium Nitrürün "Mükemmel Ortağı"

Yarım iletkenler alanında, galiyum nitrit (GaN), benzersiz avantajları nedeniyle parlayan bir yıldız olarak öne çıkıyor.Silisyen'in 1'inden çok daha büyük..1eV, GaN yüksek sıcaklık, yüksek voltaj ve yüksek frekanslı uygulamalarda üstünlük kazanır, yüksek elektron hareketliliği ve parçalanma elektrik alanı gücü sunar.Yüksek güç üretimi için ideal bir malzeme haline getiriyor.Örneğin, güç elektroniği alanında, GaN güç cihazları daha düşük enerji tüketimi ile daha yüksek frekanslarda çalışır.Güç dönüşümü ve güç kalitesi yönetimi konusunda önemli avantajlar sunarMikrodalga iletişim alanında, GaN, 5G mobil iletişimlerde güç amplifikatörleri gibi yüksek güçlü ve yüksek frekanslı mikrodalga iletişim cihazları üretmek için kullanılır.sinyal iletim kalitesini ve istikrarını iyileştiren.

Safir kristalı ve galyum nitrit mükemmel birer ortak.Safir substratları GaN epitaksi sırasında daha düşük termal uyumsuzluk göstermektedir., GaN büyümesi için istikrarlı bir temel oluşturur.safir kristalinin iyi ısı iletkenliği ve optik şeffaflığı, GaN cihazlarının yüksek sıcaklıkta çalışması sırasında ısıyı hızla dağıtmasını sağlarAyrıca, safir kristalin mükemmel elektrik yalıtımı, sinyal müdahalelerini ve güç kaybını etkili bir şekilde azaltır.Safir kristalı ve galiyum nitrit kombinasyonuna dayanmaktadır, birçok yüksek performanslı cihaz üretildi. LED alanında, GaN tabanlı LED'ler, aydınlatma ve ekran uygulamalarında yaygın olarak kullanılan pazarın ana akımı haline geldi.Ev LED ampullerinden büyük açık hava ekranlarınaLazerler ayrıca optik iletişim ve lazer işleminde de önemli bir rol oynamaktadır.

Yarım iletken uygulamalarının sınırlarını genişletmek

(I) Askeri ve Havacılık Alanlarındaki "Kalkan"

Askeri ve havacılık ekipmanları sıklıkla aşırı sert ortamlarda çalışır.ve vakum ortamları tarafından ortaya atılan zorluklarSavaş uçağı gibi askeri ekipman, yüksek hızlı uçuş sırasında hava sürtünmesi nedeniyle 1000°C'yi aşan sıcaklıklara, yüksek aşırı yüklenmeye ve güçlü elektromanyetik müdahaleye maruz kalır.

Safira kristalı, benzersiz özellikleriyle bu alanlarda kritik bileşenler için ideal bir malzemedir.2045°C'ye kadar sıcaklıklara dayanabilen ve deformasyon veya erime olmadan yapısal istikrarını koruyan, cihazın normal çalışmasını sağlamak için esnek bir "yüksek sıcaklık koruyucusu" olarak hareket eder.Safir kristalinin performansı neredeyse etkilenmemiş durumda., iç elektronik bileşenleri etkili bir şekilde korur.

Bu özelliklere dayanarak, safir kristalı yüksek sıcaklığa dayanıklı kızılötesi camların üretimi için yaygın olarak kullanılır. infrared windows are crucial components that must maintain good light transmittance under high temperatures and high-speed flight conditions to allow infrared detectors to accurately capture target infrared signalsSapphire kristal tabanlı kızılötesi pencereler sadece yüksek sıcaklıklara dayanmakla kalmaz aynı zamanda yüksek kızılötesi ışık geçirgenliğini de sağlar ve füze yönlendirme doğruluğunu önemli ölçüde iyileştirir.Havacılık alanında, uydu optik ekipmanları da safir kristaline dayanır, zorlu uzay ortamlarında optik enstrümanların istikrarlı korunmasını sağlar ve net ve doğru uydu görüntülerini sağlar.

(II) Süper iletkenlik ve Mikroelektronik için "Yeni Temel"

Süper iletkenlik alanında, safir kristali süper iletken filmler için vazgeçilmez bir substrat olarak hizmet eder.manyetik havalandırma trenleri, ve nükleer manyetik rezonans görüntüleme, sıfır dirençli elektrik iletkenliği ve enerji kaybını önemli ölçüde azaltmayı mümkün kılar.Yüksek performanslı süper iletken filmler hazırlamak için yüksek kaliteli substrat malzemeleri gerekir.Safir kristalinin istikrarlı kristal yapısı ve süper iletken malzemelerle iyi bir ızgara eşleşmesi, süper iletken film büyümesi için istikrarlı bir temel sağlar.MgB2 (magnezyum diborür) gibi süper iletken maddeleri safir kristalleri üzerinde epitaksi olarak büyüterek., kritik akım yoğunluğunda ve kritik manyetik alan performans göstergelerinde önemli gelişmelerle yüksek kaliteli süper iletken filmler hazırlanabilir.Kablolar için safir substratlarına dayalı süper iletken filmler kullanmak, güç iletim verimliliğini büyük ölçüde artırabilir ve iletim sırasında enerji kaybını azaltabilir.

Mikroelektronik entegre devre alanında, safir kristalı da önemli bir rol oynar. R düzlemi (<1-102>) ve A düzlemi (<11-20>) gibi safir substratlarının farklı kristal yönleri,Bu özellikleri kullanarak, özel elektrik özelliklerine sahip silikon epitaksiyel katmanlar yetiştirilebilir.R düzlü safir substratlar genellikle yüksek hızlı entegre devrelerde kullanılır, silikon epitaksyal katmanları için iyi bir ızgara eşleşmesi sağlar, kristal kusurlarını azaltır ve böylece entegre devre hızını ve istikrarını iyileştirir.Yüksek yalıtım ve tekdüze kapasitans özellikleri nedeniyle, hibrit mikroelektronik teknolojisinde yaygın olarak kullanılır.Sadece yüksek sıcaklıklı süper iletkenler için büyüme substratları olarak hizmet etmiyorlar, aynı zamanda entegre devre tasarımında devre düzenlerini optimize etmeye yardımcı oluyorlarYüksek performanslı bilgisayarlardaki çekirdek yongalar ve iletişim baz istasyonları gibi yüksek kaliteli elektronik cihazlar safir altyapılara sahiptir.Mikroelektronik teknolojisinin geliştirilmesine sağlam bir destek sağlamak.

Safira Kristalinin Gelecekteki Planı

Sapphire kristali, yarı iletkenler alanında önemli bir uygulama değeri gösterdi ve çip üretiminde, askeri ve havacılık uygulamalarında vazgeçilmez bir rol oynadı.Süper iletkenlikTeknoloji ilerlemeye devam ederken, safir kristalinin gelecekte daha fazla alanda atılımlar yapması bekleniyor.Bilgisayar çipi performansı talebi artmaya devam ederken, düşük güçlü, yüksek performanslı çiplere acil ihtiyaç var.yapay zeka çiplerinin daha fazla geliştirilmesini sağlayacağı ve AI teknolojisinin sağlık gibi alanlarda daha geniş uygulamalarını teşvik edeceği bekleniyor.Kuantum bilişim alanında, henüz ilk aşamalarında olmasına rağmen, safir kristalin mükemmel özellikleri onu kuantum yongaları için potansiyel bir aday malzemesi haline getiriyor.Kuantum bilgisayar teknolojisindeki atılımları desteklemek.

ZMSH, göreve kritik uygulamalar için özel olarak tasarlanmış premium safir optik pencereler ve GaN-on-safir epitaksyal vafeler konusunda uzmanlaşmıştır.Bizim safir pencerelerimiz, askeri derecede dayanıklılığı optik mükemmellikle birleştirir., aşırı ortamlarda üstün ışık iletimini sağlamak için sub-angstrom yüzey kabalığına sahiptir.GaN-on-sapphire platformu patentli kusur azaltma teknolojimizle çığır açan performans elde ediyor., yüksek güçlü RF ve optoelektronik cihazlar için <3E6 / cm2 dislokasyon yoğunluğu sağlar.ZMSH, müşterilerin fotonik ve güç elektroniği performansının sınırlarını zorlamasını sağlar.

ZMSH'nin AlN-On-Sapphire epitaksyal levhası