Nan lavi chak jou, aparèy elektwonik tankou smartphones ak mont entelijan yo vin konpayon endispansab. Aparèy sa yo ap vin pi mens men pi puisan. Èske w te janm mande tèt ou ki sa ki pèmèt evolisyon kontinyèl yo? Repons lan se nan materyèl semi-kondiktè, e jodi a, nou konsantre sou youn nan pi remakab pami yo—kristal safi.
Kristal safi a, ki konpoze prensipalman de α-Al₂O₃, gen twa atòm oksijèn ak de atòm aliminyòm ki lye kovalan, pou fòme yon estrikti rezo egzagonal. Malgre ke li sanble ak safi kalite pyè presye nan aparans, kristal safi endistriyèl yo mete aksan sou pèfòmans siperyè. Chimikman inaktif, li ensolub nan dlo epi li rezistan a asid ak alkali, li aji kòm yon "pwoteksyon chimik" ki kenbe estabilite nan anviwònman difisil. Anplis de sa, li montre yon transparans optik ekselan, sa ki pèmèt yon transmisyon limyè efikas; yon konduktivite tèmik fò, ki anpeche surchof; ak yon izolasyon elektrik eksepsyonèl, ki asire yon transmisyon siyal ki estab san flit. Mekanikman, safi gen yon dite Mohs 9, dezyèm sèlman apre dyaman, sa ki fè li trè rezistan a mete ak ewozyon—ideyal pou aplikasyon ki mande anpil efò.
Zam sekrè a nan fabrikasyon chip
(1) Materyèl kle pou chip ki gen ti pouvwa
Kòm elektwonik yo ap vin pi piti epi yo gen plis pèfòmans, chip ki pa konsome anpil enèji vin enpòtan anpil. Chip tradisyonèl yo soufri degradasyon izolasyon nan epesè nano, sa ki lakòz flit kouran, ogmantasyon konsomasyon enèji, ak surchof, ki konpwomèt estabilite ak dire lavi.
Chèchè nan Enstiti Mikwosistèm ak Teknoloji Enfòmasyon Shanghai (SIMIT), Akademi Syans Chinwa a, te devlope tranch dyelèktrik safi atifisyèl lè l sèvi avèk teknoloji oksidasyon entèkale ak metal, konvèti aliminyòm monokristal an aliminyòm monokristal (safi). Avèk yon epesè 1 nm, materyèl sa a montre yon kouran flit ultra ba, depase dyelèktrik amorf konvansyonèl yo pa de lòd mayitid nan rediksyon dansite eta epi amelyore kalite koòdone ak semi-kondiktè 2D. Entegrasyon sa a ak materyèl 2D pèmèt chip ki konsome mwens enèji, pwolonje lavi batri nan smartphones anpil epi amelyore estabilite nan aplikasyon IA ak IoT.
(2) Patnè pafè a pou nitrid galyòm (GaN)
Nan domèn semi-kondiktè yo, nitrid galyòm (GaN) vin tounen yon zetwal briyan akòz avantaj inik li yo. Kòm yon materyèl semi-kondiktè ak yon espas bann laj ak yon espas bann 3.4 eV—siyifikativman pi gwo pase 1.1 eV Silisyòm nan—GaN eksele nan aplikasyon pou tanperati ki wo, vòltaj ki wo, ak frekans ki wo. Mobilite elektwon ki wo ak fòs chan mayetik kritik li fè li yon materyèl ideyal pou aparèy elektwonik ki gen gwo puisans, tanperati ki wo, frekans ki wo, ak gwo klète. Nan elektwonik puisans, aparèy ki baze sou GaN yo opere nan frekans ki pi wo ak pi ba konsomasyon enèji, sa ki ofri pèfòmans siperyè nan konvèsyon puisans ak jesyon enèji. Nan kominikasyon mikwo ond, GaN pèmèt konpozan ki gen gwo puisans ak gwo frekans tankou anplifikatè puisans 5G, sa ki amelyore kalite ak estabilite transmisyon siyal la.
Kristal safi konsidere kòm "patnè pafè" pou GaN. Malgre ke dezekilib rezo li ak GaN pi wo pase sa ki nan carbure Silisyòm (SiC), substrats safi yo montre yon dezekilib tèmik ki pi ba pandan epitaksi GaN, sa ki bay yon fondasyon ki estab pou kwasans GaN. Anplis de sa, ekselan konduktivite tèmik ak transparans optik safi a fasilite yon disipasyon chalè efikas nan aparèy GaN ki gen gwo puisans, sa ki asire estabilite operasyonèl ak yon efikasite pwodiksyon limyè optimal. Pwopriyete izolasyon elektrik siperyè li yo minimize entèferans siyal ak pèt puisans. Konbinezon safi ak GaN mennen nan devlopman aparèy ki gen gwo pèfòmans, tankou LED ki baze sou GaN, ki domine mache ekleraj ak ekspozisyon yo—soti nan anpoul LED kay rive nan gwo ekran deyò—osi byen ke dyòd lazè yo itilize nan kominikasyon optik ak pwosesis lazè presizyon.
Plak GaN sou safir XKH a
Elaji limit aplikasyon semi-kondiktè yo
(1) "Pwoteksyon" an nan aplikasyon militè ak ayewospasyal
Ekipman nan aplikasyon militè ak ayewospasyal yo souvan opere nan kondisyon ekstrèm. Nan espas, veso espasyal yo andire tanperati ki prèske zewo absoli, radyasyon kosmik entans, ak defi yon anviwònman vid. Pandansetan, avyon militè yo fè fas ak tanperati sifas ki depase 1,000°C akòz chofaj ayewodinamik pandan vòl gwo vitès, ansanm ak gwo chaj mekanik ak entèferans elektwomayetik.
Pwopriyete inik kristal safi a fè li yon materyèl ideyal pou konpozan kritik nan domèn sa yo. Rezistans eksepsyonèl li nan tanperati ki wo—ki ka reziste jiska 2,045°C pandan l ap kenbe entegrite estriktirèl—asire pèfòmans serye anba estrès tèmik. Dite radyasyon li prezève tou fonksyonalite nan anviwònman kosmik ak nikleyè, li pwoteje elektwonik sansib yo efektivman. Atribi sa yo te mennen nan itilizasyon safi toupatou nan fenèt enfrawouj (IR) tanperati ki wo. Nan sistèm gidans misil, fenèt IR yo dwe kenbe klète optik anba chalè ak vitès ekstrèm pou asire yon deteksyon sib egzat. Fenèt IR ki baze sou safi konbine estabilite tèmik ki wo ak transmisyon IR siperyè, sa ki amelyore anpil presizyon gidans. Nan ayewospasyal, safi pwoteje sistèm optik satelit yo, sa ki pèmèt imaj klè nan kondisyon òbital difisil.
XKH yofenèt optik safi
(2) Nouvo Fondasyon pou Sipèkondiktè ak Mikwoelektwonik
Nan sipèkonduktivite, safi sèvi kòm yon substrat endispansab pou fim mens sipèkondiktè, ki pèmèt kondiksyon zewo rezistans—ki revolisyone transmisyon pouvwa, tren maglev, ak sistèm IRM. Fim sipèkondiktè pèfòmans segondè yo mande substrat ki gen estrikti rezo ki estab, epi konpatibilite safi ak materyèl tankou diborid mayezyòm (MgB₂) pèmèt kwasans fim ki gen dansite kouran kritik ak chan mayetik kritik amelyore. Pa egzanp, kab pouvwa ki itilize fim sipèkondiktè sipòte pa safi amelyore efikasite transmisyon an anpil lè yo minimize pèt enèji.
Nan mikwoelektwonik, substrats safi ak oryantasyon kristalografik espesifik—tankou plan R (<1-102>) ak plan A (<11-20>)—pèmèt kouch epitaksyal silikon pèsonalize pou sikui entegre (IC) avanse. Safi plan R a diminye domaj kristal nan IC gwo vitès, sa ki ogmante vitès operasyonèl ak estabilite, pandan ke pwopriyete izolasyon safi plan A a ak pèmetivite inifòm li optimize mikwoelektwonik ibrid ak entegrasyon sipèkondiktè tanperati ki wo. Substrats sa yo sipòte chip nwayo nan enfòmatik pèfòmans segondè ak enfrastrikti telekominikasyon.
XKH'sYonWafer lN-sou-NPSS
Lavni kristal safi nan semi-kondiktè yo
Safi deja demontre yon valè imans nan tout semi-kondiktè yo, soti nan fabrikasyon chip rive nan ayewospasyal ak sipèkondiktè. Tank teknoloji ap avanse, wòl li ap elaji plis toujou. Nan entèlijans atifisyèl, chip ki gen ti konsomasyon ak gwo pèfòmans ki sipòte pa safi pral kondwi avansman IA nan swen sante, transpò ak finans. Nan informatique kwantik, pwopriyete materyèl safi yo pozisyone li kòm yon kandida pwomèt pou entegrasyon qubit. Pandansetan, aparèy GaN-sou-safi yo pral satisfè demand k ap ogmante pou pyès ki nan konpitè kominikasyon 5G/6G. Pou lavni, safi ap rete yon poto mitan nan inovasyon semi-kondiktè, k ap alimente pwogrè teknolojik limanite.
Waf epitaxial GaN-sou-safir XKH a
XKH delivre fenèt optik safi ak solisyon waf GaN sou safi ki fèt ak presizyon pou aplikasyon dènye kri. Lè nou itilize teknoloji propriétaires pou kwasans kristal ak polisaj nanoechèl, nou bay fenèt safi ultra-plat ak transmisyon eksepsyonèl soti nan spectre UV rive nan IR, ideyal pou sistèm ayewospasyal, defans, ak lazè gwo puisans.
Dat piblikasyon: 18 avril 2025