ትንሽ ሰንፔር፣ የሴሚኮንዳክተሮችን "ትልቅ የወደፊት" መደገፍ

በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ እንደ ስማርትፎኖች እና ስማርት ሰዓቶች ያሉ ኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች አስፈላጊ ጓደኞች ሆነዋል። እነዚህ መሳሪያዎች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየቀነሱ እና የበለጠ ኃይለኛ እየሆኑ መጥተዋል. የእነሱ ቀጣይነት ያለው ዝግመተ ለውጥ ምን እንደሚያስችል አስበህ ታውቃለህ? መልሱ በሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ላይ ነው, እና ዛሬ, ከነሱ መካከል በጣም አስደናቂ ከሆኑት በአንዱ ላይ እናተኩራለን - የሳፋይ ክሪስታል.

ሰንፔር ክሪስታል፣ በዋነኛነት ከα-Al₂O₃ የተዋቀረ፣ ሶስት የኦክስጂን አቶሞች እና ሁለት የአሉሚኒየም አተሞች በጥምረት የተሳሰሩ፣ ባለ ስድስት ጎን ጥልፍልፍ መዋቅር ይመሰርታሉ። በመልክ የጌጥ-ደረጃ ሰንፔርን ቢመስልም፣ የኢንዱስትሪ ሰንፔር ክሪስታሎች የላቀ አፈጻጸምን ያጎላሉ። በኬሚካል የማይነቃነቅ፣ በውሃ ውስጥ የማይሟሟ እና ከአሲድ እና ከአልካላይስ መቋቋም የሚችል፣ እንደ “ኬሚካላዊ ጋሻ” ሆኖ የሚያገለግል በከባድ አካባቢዎች ውስጥ መረጋጋትን የሚጠብቅ ነው። በተጨማሪም ፣ ቀልጣፋ የብርሃን ስርጭትን በመፍቀድ እጅግ በጣም ጥሩ የኦፕቲካል ግልፅነትን ያሳያል። ኃይለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ, ከመጠን በላይ ሙቀትን መከላከል; እና የላቀ የኤሌክትሪክ መከላከያ, የተረጋጋ የሲግናል ስርጭትን ያለ ፍሳሽ ማረጋገጥ. በሜካኒካል፣ ሰንፔር የMohs ጥንካሬን 9 ከአልማዝ ቀጥሎ በሁለተኛ ደረጃ ይይዛል፣ ይህም በጣም እንዲለብስ እና የአፈር መሸርሸርን የሚቋቋም ያደርገዋል - ለፍላጎት አፕሊኬሽኖች ተስማሚ።

በቺፕ ማምረቻ ውስጥ ያለው ሚስጥራዊ መሳሪያ

(1) ለአነስተኛ ኃይል ቺፕስ ቁልፍ ቁሳቁስ

ኤሌክትሮኒክስ ወደ ዝቅተኛነት እና ከፍተኛ አፈጻጸም አዝማሚያ እንደመሆኑ መጠን ዝቅተኛ ኃይል ያላቸው ቺፕስ ወሳኝ ሆነዋል. ባህላዊ ቺፖችን በ nanoscale ውፍረቶች የሙቀት መከላከያ መበላሸት ይሰቃያሉ, ይህም ወደ ወቅታዊ ፍሳሽ, የኃይል ፍጆታ መጨመር እና ከመጠን በላይ ማሞቅ, ይህም መረጋጋትን እና የህይወት ዘመንን ይጎዳል.

የቻይና የሳይንስ አካዳሚ የሻንጋይ የማይክሮ ሲስተም እና ኢንፎርሜሽን ቴክኖሎጂ ኢንስቲትዩት ተመራማሪዎች ሰው ሰራሽ ሰንፔር ዳይኤሌክትሪክ ዋይፋሮችን በብረት-የተጠላለፈ ኦክሳይድ ቴክኖሎጂ በመጠቀም ነጠላ-ክሪስታል አልሙኒየምን ወደ ነጠላ ክሪስታል አልሙኒያ (ሰንፔር) ቀየሩት። በ 1 nm ውፍረት፣ ይህ ቁሳቁስ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የመፍሰሻ ጅረት ያሳያል፣ ከተለመዱት ሞርፎስ ዳይኤሌክትሪክስ በግዛት ጥግግት ቅነሳ በሁለት ትዕዛዞች ይበልጣል እና የበይነገጽ ጥራትን ከ2D ሴሚኮንዳክተሮች ጋር ያሻሽላል። ይህንን ከ 2D ቁሳቁሶች ጋር ማቀናጀት አነስተኛ ኃይል ያላቸውን ቺፖችን ያስችላል ፣ በስማርትፎኖች ውስጥ የባትሪ ዕድሜን በከፍተኛ ሁኔታ ያራዝመዋል እና በ AI እና IoT መተግበሪያዎች ውስጥ መረጋጋትን ያሳድጋል።

(2) ለጋሊየም ኒትሪድ (ጂኤን) ፍጹም አጋር

በሴሚኮንዳክተር መስክ ጋሊየም ናይትራይድ (ጋኤን) ልዩ ጥቅም ስላለው እንደ አንጸባራቂ ኮከብ ብቅ ብሏል። እንደ ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ ከ3.4 ኢቪ ባንድ ጋፕ ጋር—ከሲሊኮን 1.1 eV በእጅጉ የሚበልጥ—ጋን በከፍተኛ ሙቀት፣ ከፍተኛ-ቮልቴጅ እና ከፍተኛ ድግግሞሽ አፕሊኬሽኖች የላቀ ነው። ከፍተኛ የኤሌክትሮን ተንቀሳቃሽነት እና ወሳኝ የብልሽት የመስክ ጥንካሬ ለከፍተኛ ሃይል፣ ከፍተኛ ሙቀት፣ ከፍተኛ-ድግግሞሽ እና ከፍተኛ ብሩህነት ለኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያዎች ተስማሚ የሆነ ቁሳቁስ ያደርገዋል። በኤሌክትሪክ ሃይል ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ፣ በጋኤን ላይ የተመሰረቱ መሳሪያዎች ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታ ባላቸው ከፍተኛ ድግግሞሾች ይሰራሉ፣ ይህም በሃይል ልወጣ እና በሃይል አስተዳደር የላቀ አፈጻጸም ይሰጣሉ። በማይክሮዌቭ ግንኙነቶች ውስጥ ጋኤን ከፍተኛ ሃይል ያላቸው ከፍተኛ ድግግሞሽ ክፍሎችን ለምሳሌ እንደ 5G ሃይል ማጉያዎች፣ የምልክት ማስተላለፊያ ጥራት እና መረጋጋትን ያሳድጋል።

ሰንፔር ክሪስታል ለጋኤን “ፍጹም አጋር” ተደርጎ ይወሰዳል። ምንም እንኳን ከጋኤን ጋር ያለው ጥልፍልፍ አለመጣጣም ከሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲሲ) ከፍ ያለ ቢሆንም፣ የሳፋይር ንኡስ ንጥረ ነገሮች በጋኤን ኤፒታክሲ ወቅት ዝቅተኛ የሙቀት አለመመጣጠን ያሳያሉ፣ ይህም ለጋኤን እድገት የተረጋጋ መሰረት ይሰጣል። በተጨማሪም የሳፒየር እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት መቆጣጠሪያ እና የኦፕቲካል ግልጽነት ከፍተኛ ኃይል ባለው የጋኤን መሳሪያዎች ውስጥ ውጤታማ የሆነ ሙቀትን ያመቻቻል፣ ይህም የአሠራር መረጋጋትን እና ጥሩ የብርሃን ውፅዓት ቅልጥፍናን ያረጋግጣል። የእሱ የላቀ የኤሌክትሪክ መከላከያ ባህሪያት የሲግናል ጣልቃገብነትን እና የኃይል መጥፋትን የበለጠ ይቀንሳል. የሳፋየር እና የጋኤን ጥምረት ከፍተኛ አፈፃፀም ያላቸውን መሳሪያዎች እንዲፈጠሩ ምክንያት ሆኗል, በጋኤን ላይ የተመሰረቱ ኤልኢዲዎችን ጨምሮ, የመብራት እና የማሳያ ገበያዎችን የሚቆጣጠሩት - ከቤተሰብ LED አምፖሎች እስከ ትላልቅ የውጭ ማያ ገጾች - እንዲሁም በኦፕቲካል ግንኙነቶች እና በትክክለኛ ሌዘር ማቀነባበሪያ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ሌዘር ዳዮዶች.

የXKH's GaN-on-Sapphire ዋፈር

የሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች ድንበሮችን ማስፋፋት

(1) በወታደራዊ እና በኤሮስፔስ መተግበሪያዎች ውስጥ ያለው "ጋሻ".

በወታደራዊ እና በኤሮስፔስ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ያሉ መሳሪያዎች ብዙውን ጊዜ በአስቸጋሪ ሁኔታዎች ውስጥ ይሰራሉ. በጠፈር ውስጥ፣ የጠፈር መንኮራኩሮች ወደ ፍፁም-ዜሮ የሙቀት መጠን፣ ኃይለኛ የጠፈር ጨረሮች እና የቫኩም አከባቢ ፈተናዎችን ይቋቋማሉ። ወታደራዊ አውሮፕላኖች በበኩሉ ከ1,000 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ የሆነ የአየር ሙቀት በከፍተኛ ፍጥነት በሚበርሩበት ወቅት በአየር ማናፈሻ ምክንያት ከፍተኛ የሜካኒካል ጭነቶች እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነት ይገጥማቸዋል።

የሳፋየር ክሪስታል ልዩ ባህሪያት በእነዚህ መስኮች ላሉ ወሳኝ አካላት ተስማሚ የሆነ ቁሳቁስ ያደርገዋል። ልዩ የሆነ ከፍተኛ የሙቀት መጠን መቋቋም - እስከ 2,045 ° ሴ ድረስ ያለው መዋቅራዊ ጥንካሬን በመጠበቅ - በሙቀት ውጥረት ውስጥ አስተማማኝ አፈፃፀምን ያረጋግጣል. የጨረራ ጥንካሬው በኮስሚክ እና በኒውክሌር አካባቢዎች ውስጥ ተግባራዊነትን ይጠብቃል ፣ ስሱ ኤሌክትሮኒክስዎችን በተሳካ ሁኔታ ይከላከላል። እነዚህ ባህሪያት ከፍተኛ ሙቀት ባለው የኢንፍራሬድ (IR) መስኮቶች ውስጥ የሳፋይርን በስፋት ጥቅም ላይ እንዲውሉ አድርጓቸዋል. በሚሳኤል መመሪያ ስርዓቶች ውስጥ፣ የአይአር መስኮቶች ትክክለኛ የዒላማ መለየትን ለማረጋገጥ በከፍተኛ ሙቀት እና ፍጥነት የጨረር ግልፅነት መጠበቅ አለባቸው። በሳፋየር ላይ የተመሰረቱ የአይአር መስኮቶች ከፍተኛ የሙቀት መረጋጋትን ከላቁ የ IR ማስተላለፊያ ጋር በማጣመር የመመሪያ ትክክለኛነትን በእጅጉ ያሻሽላል። በኤሮስፔስ ውስጥ፣ ሰንፔር የሳተላይት ኦፕቲካል ሲስተሞችን ይከላከላል፣ ይህም በአስቸጋሪ የምሕዋር ሁኔታዎች ውስጥ ግልጽ ምስሎችን መፍጠር ያስችላል።

XKH'sሰንፔር ኦፕቲካል መስኮቶች

(2) አዲሱ ፋውንዴሽን ለሱፐርኮንዳክተሮች እና ማይክሮ ኤሌክትሮኒክስ

በሱፐር-ኮንዳክቲቭነት፣ ሰንፔር ዜሮ-ተከላካይ መምራትን ለሚያስችለው ስስ ፊልሞችን ለመምራት እንደ አስፈላጊ አካል ሆኖ ያገለግላል—የኃይል ማስተላለፊያ፣ የማግሌቭ ባቡሮች እና የኤምአርአይ ሲስተሞች። ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ሱፐር-ኮንዳክሽን ፊልሞች የተረጋጋ ጥልፍልፍ መዋቅር ያላቸው substrates ያስፈልጋቸዋል, እና sapphire እንደ ማግኒዥየም ዲቦራይድ (MgB₂) ቁሳቁሶች ጋር ያለው ተኳኋኝነት የተሻሻለ ወሳኝ የአሁኑ ጥግግት እና ወሳኝ መግነጢሳዊ መስክ ጋር ፊልሞች እድገት ይፈቅዳል. ለምሳሌ፣ የኤሌክትሪክ ኬብሎች በሳፋየር የሚደገፉ ሱፐር ኮንዳክሽን ፊልሞችን በመጠቀም የኃይል ብክነትን በመቀነስ የማስተላለፍን ውጤታማነት በእጅጉ ያሻሽላሉ።

በማይክሮ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ፣ እንደ R-plane (<1-102>) እና A-plane (<11-20>) ያሉ የተወሰኑ ክሪስታሎግራፊያዊ አቅጣጫዎች ያላቸው የሳፋየር ንኡስ ንኡስ ንኡስ ንኡስ ንኡስ ንኡስ ንኡስ ንላዕሊ ውሑዳት ዑ ⁇ ባ (ICs)። R-plane sapphire በከፍተኛ ፍጥነት ባለው አይሲ ውስጥ ያሉ የክሪስታል ጉድለቶችን ይቀንሳል፣ የስራ ፍጥነት እና መረጋጋትን ይጨምራል፣ የ A-አውሮፕላን ሰንፔር የኢንሱሌሽን ባህሪያት እና ወጥ ፍቃድ ድቅል ማይክሮኤሌክትሮኒክስ እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን የሱፐርኮንዳክተር ውህደትን ያመቻቻል። ከፍተኛ አፈጻጸም ባላቸው የኮምፒዩተር እና የቴሌኮሙኒኬሽን መሠረተ ልማት ውስጥ እነዚህ ንዑሳን ክፍሎች ኮር ቺፖችን ይደግፋሉ።

XKH' ኤስሀlN-ላይ-NPSS ዋፈር

በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የሳፋይ ክሪስታል የወደፊት ዕጣ

ሰንፔር ከቺፕ ማምረቻ እስከ ኤሮስፔስ እና ሱፐርኮንዳክተሮች ድረስ በሴሚኮንዳክተሮች ላይ እጅግ የላቀ ዋጋ እንዳለው አሳይቷል። ቴክኖሎጂ እያደገ ሲሄድ, ሚናው የበለጠ እየሰፋ ይሄዳል. በአርቴፊሻል ኢንተለጀንስ፣ በሰንፔር የተደገፈ ዝቅተኛ ኃይል፣ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ቺፕስ በጤና አጠባበቅ፣ በትራንስፖርት እና በፋይናንስ ላይ የ AI እድገቶችን ያንቀሳቅሳል። በኳንተም ኮምፒዩቲንግ፣ የሳፋይር ቁስ አካላት ለ qubit ውህደት ተስፋ ሰጪ እጩ አድርገው ያስቀምጣሉ። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ GaN-on-sapphire መሳሪያዎች ለ5G/6G የመገናኛ ሃርድዌር እየጨመረ የሚሄድ ፍላጎቶችን ያሟላሉ። ወደ ፊት ስንሄድ ሰንፔር የሰው ልጅ የቴክኖሎጂ እድገትን የሚያበረታታ የሴሚኮንዳክተር ፈጠራ የማዕዘን ድንጋይ ሆኖ ይቆያል።

የኤክስኬህ ጋኤን-በሳፋየር ኤፒታክሲያል ዋፈር

XKH በትክክለኛ ምህንድስና የተሰሩ የሳፋየር ኦፕቲካል መስኮቶችን እና GaN-on-sapphire wafer መፍትሄዎችን ለአጭር ጊዜ አፕሊኬሽኖች ያቀርባል። የባለቤትነት ክሪስታል እድገትን እና ናኖሚክ ፖሊሺንግ ቴክኖሎጂዎችን በመጠቀም እጅግ በጣም ጠፍጣፋ ሰንፔር መስኮቶችን ከ UV እስከ IR spectra ልዩ ስርጭትን እናቀርባለን።