Өдөр тутмын амьдралд ухаалаг утас, ухаалаг цаг зэрэг электрон төхөөрөмжүүд зайлшгүй хамтрагч болжээ. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь улам нарийхан боловч илүү хүчирхэг болж байна. Тэдний тасралтгүй хувьсал өөрчлөгдөхөд юу тусалдаг талаар та бодож байсан уу? Хариулт нь хагас дамжуулагч материалд оршдог бөгөөд өнөөдөр бид тэдгээрийн хамгийн шилдэг нь болох индранил болор дээр анхаарлаа хандуулдаг.
Гол төлөв α-Al₂O₃-аас бүрдэх индранил болор нь хүчилтөрөгчийн гурван атом, ковалентаар холбогдсон хоёр хөнгөн цагаан атомаас бүрдэж, зургаан өнцөгт торны бүтцийг бүрдүүлдэг. Гаднах төрхөөрөө энэ нь эрдэнийн зэрэглэлийн индранилтай төстэй боловч үйлдвэрлэлийн индранил болорууд нь дээд зэргийн гүйцэтгэлийг онцолдог. Химийн хувьд идэвхгүй, усанд уусдаггүй, хүчил, шүлтэнд тэсвэртэй, хатуу ширүүн орчинд тогтвортой байдлыг хадгалах "химийн бамбай" үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэмж дурдахад, энэ нь маш сайн оптик ил тод байдлыг харуулж, үр ашигтай гэрэл дамжуулах боломжийг олгодог; хүчтэй дулаан дамжуулалт, хэт халалтаас урьдчилан сэргийлэх; мөн гайхалтай цахилгаан тусгаарлагчтай, алдагдалгүй тогтвортой дохио дамжуулалтыг хангана. Механикийн хувьд индранил нь 9-ийн хатуулагтай бөгөөд алмазны дараа хоёрдугаарт ордог бөгөөд энэ нь элэгдэлд тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй бөгөөд эрэлт хэрэгцээтэй хэрэглээнд тохиромжтой.
Чип үйлдвэрлэлийн нууц зэвсэг
(1) Бага чадалтай чипүүдэд зориулсан гол материал
Электроник нь жижгэрч, өндөр гүйцэтгэлтэй болох хандлагатай байгаа тул бага чадалтай чипүүд чухал болж байна. Уламжлалт чипүүд нь нано хэмжээст зузаантай тусгаарлагчийн эвдрэлээс болж гүйдэл алдагдах, эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдэх, хэт халалт зэрэгт хүргэдэг бөгөөд энэ нь тогтвортой байдал, ашиглалтын хугацааг алдагдуулдаг.
Хятадын Шинжлэх Ухааны Академийн Шанхайн Микросистем, Мэдээллийн Технологийн Хүрээлэнгийн (SIMIT) судлаачид металл хоорондын исэлдэлтийн технологийг ашиглан хиймэл индранил диэлектрик вафель бүтээж, нэг талст хөнгөн цагааныг нэг талст хөнгөн цагаан исэл (индранил) болгон хувиргасан. 1 нм зузаантай энэ материал нь хэт бага алдагдах гүйдлийг харуулдаг бөгөөд ердийн аморф диэлектрикүүдээс хоёр хэмжээст нягтралыг бууруулж, 2 хэмжээст хагас дамжуулагчтай интерфейсийн чанарыг сайжруулдаг. Үүнийг 2 хэмжээст материалтай нэгтгэснээр бага чадалтай чипүүд ажиллах боломжтой болж, ухаалаг гар утасны батерейны ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгаж, AI болон IoT хэрэглээний тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
(2) Галийн нитридын төгс түнш (GaN)
Хагас дамжуулагч талбарт галлийн нитрид (GaN) нь өвөрмөц давуу талтай тул гялалзсан од болон гарч ирэв. Цахиурын 1.1 эВ-ээс хамаагүй том буюу 3.4 эВ-ийн зурвас бүхий өргөн зурвасын хагас дамжуулагч материалын хувьд GaN нь өндөр температур, өндөр хүчдэл, өндөр давтамжийн хэрэглээнд илүү сайн байдаг. Түүний электроны өндөр хөдөлгөөн ба задралын талбайн хүч чадал нь өндөр хүчин чадал, өндөр температур, өндөр давтамж, өндөр гэрэлтэх электрон төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой материал болгодог. Цахилгаан эрчим хүчний электроникийн хувьд GaN-д суурилсан төхөөрөмжүүд нь эрчим хүчний зарцуулалт багатай өндөр давтамжтайгаар ажилладаг бөгөөд эрчим хүчний хувиргах болон эрчим хүчний менежментэд дээд зэргийн гүйцэтгэлийг санал болгодог. Богино долгионы холболтод GaN нь 5G цахилгаан өсгөгч зэрэг өндөр чадалтай, өндөр давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг идэвхжүүлж, дохио дамжуулах чанар, тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
Саффир болор нь GaN-ийн "төгс түнш" гэж тооцогддог. Хэдийгээр түүний GaN-тэй торны үл нийцэх байдал нь цахиурын карбидын (SiC)-аас өндөр боловч индранил субстратууд GaN эпитаксийн үед дулааны үл нийцэл бага байдаг нь GaN өсөлтийн тогтвортой суурийг бүрдүүлдэг. Нэмж дурдахад индранил чулууны маш сайн дулаан дамжуулалт ба оптик ил тод байдал нь өндөр хүчин чадалтай GaN төхөөрөмжүүдийн дулааныг үр ашигтайгаар тарааж, үйл ажиллагааны тогтвортой байдал, гэрлийн гаралтын оновчтой үр ашгийг хангадаг. Түүний өндөр цахилгаан тусгаарлагч шинж чанар нь дохионы хөндлөнгийн оролцоо болон эрчим хүчний алдагдлыг багасгадаг. Индранил болон GaN-ийн хослол нь гэр ахуйн LED чийдэнгээс эхлээд том гадаа дэлгэц хүртэл гэрэлтүүлэг, дэлгэцийн зах зээлд ноёрхож буй GaN-д суурилсан LED-үүд, мөн оптик харилцаа холбоо, нарийн лазер боловсруулалтад ашигладаг лазер диод зэрэг өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийг хөгжүүлэхэд хүргэсэн.
XKH-ийн GaN-on-sapphire вафер
Хагас дамжуулагчийн хэрэглээний хил хязгаарыг өргөжүүлэх
(1) Цэргийн болон сансар огторгуйн хэрэглээний "бамбай"
Цэргийн болон сансрын зориулалттай тоног төхөөрөмж нь ихэвчлэн эрс тэс нөхцөлд ажилладаг. Сансарт сансрын хөлгүүд үнэмлэхүй тэгтэй тэнцэх температур, хүчтэй сансрын цацраг, вакуум орчны сорилтыг тэсвэрлэдэг. Цэргийн нисэх онгоцууд өндөр хурдны нислэгийн үед аэродинамик халалтын улмаас механик ачаалал ихтэй, цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоотойгоор гадаргуугийн температур 1000 хэмээс давдаг.
Сапфир болорын өвөрмөц шинж чанар нь эдгээр талбарт чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тохиромжтой материал болгодог. Түүний онцгой өндөр температурт тэсвэртэй - 2045 ° C хүртэл температурыг тэсвэрлэхийн зэрэгцээ бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах нь дулааны стрессийн үед найдвартай ажиллагааг хангадаг. Цацрагийн хатуулаг нь сансрын болон цөмийн орчинд ажиллах чадварыг хадгалж, мэдрэмтгий электроникийг үр дүнтэй хамгаалдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь индранил чулууг өндөр температурт хэт улаан туяаны (IR) цонхонд өргөнөөр ашиглахад хүргэсэн. Пуужингийн чиглүүлэгч системд IR цонхнууд нь байг үнэн зөв илрүүлэхийн тулд хэт халалт, хурдны дор оптик тунгалаг байдлыг хадгалах ёстой. Сапфир дээр суурилсан IR цонхнууд нь өндөр дулааны тогтвортой байдлыг дээд зэргийн IR дамжуулалттай хослуулж, удирдамжийн нарийвчлалыг ихээхэн сайжруулдаг. Сансар огторгуйд индранил нь хиймэл дагуулын оптик системийг хамгаалж, тойрог замын хатуу ширүүн нөхцөлд тодорхой дүрслэл авах боломжийг олгодог.
XKHиндранил оптик цонх
(2) Супер дамжуулагч ба микроэлектроникийн шинэ сан
Хэт дамжуулагчийн хувьд индранил нь хэт дамжуулагч нимгэн хальсанд зайлшгүй шаардлагатай субстрат болж, тэг эсэргүүцэлтэй дамжуулалт хийх боломжийг олгодог - цахилгаан дамжуулалт, маглевын галт тэрэг, MRI системд хувьсгал хийдэг. Өндөр хүчин чадалтай хэт дамжуулагч хальс нь тогтвортой торны бүтэцтэй субстратыг шаарддаг бөгөөд индранил нь магнийн диборид (MgB₂) зэрэг материалуудтай нийцдэг нь эгзэгтэй гүйдлийн нягтрал болон чухал соронзон оронтой хальсыг ургуулах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, индранилтай хэт дамжуулагч хальсыг ашигладаг цахилгаан кабель нь эрчим хүчний алдагдлыг багасгах замаар дамжуулах үр ашгийг эрс сайжруулдаг.
Микроэлектроникийн хувьд R-хавтгай (<1-102>) ба А-хавтгай (<11-20>) гэх мэт тодорхой талст зүйн чиг баримжаа бүхий индранил субстратууд нь дэвшилтэт нэгдсэн хэлхээнд (ICs) тохирсон цахиурын эпитаксиаль давхаргыг идэвхжүүлдэг. R хэлбэрийн индранил нь өндөр хурдны IC-ийн болор согогийг багасгаж, үйл ажиллагааны хурд, тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг бол A хэлбэрийн индранилны тусгаарлагч шинж чанар, жигд нэвтрүүлэх чадвар нь эрлийз микроэлектроник болон өндөр температурт хэт дамжуулагчийн интеграцийг оновчтой болгодог. Эдгээр субстратууд нь өндөр хүчин чадалтай тооцоолол, харилцаа холбооны дэд бүтцийн үндсэн чипүүдийн үндэс суурь болдог.
XKH-ийнАlN-on-NPSS Wafer
Хагас дамжуулагч дахь индранил болорын ирээдүй
Sapphire нь чип үйлдвэрлэхээс эхлээд сансар огторгуй, хэт дамжуулагч хүртэл хагас дамжуулагчийн асар их үнэ цэнийг аль хэдийн харуулсан. Техник технологи хөгжихийн хэрээр түүний үүрэг улам өргөжих болно. Хиймэл оюун ухаанд индранил чулуугаар дэмжигдсэн бага чадалтай, өндөр хүчин чадалтай чипүүд нь эрүүл мэнд, тээвэр, санхүүгийн салбарт хиймэл оюун ухааны дэвшлийг бий болгоно. Квантын тооцоололд индранил чулуун материаллаг шинж чанар нь түүнийг кубит интеграцчилалд ирээдүйтэй нэр дэвшигч гэж тодорхойлдог. Үүний зэрэгцээ, GaN-on-sapphire төхөөрөмжүүд нь 5G/6G холбооны техник хангамжийн эрэлт хэрэгцээг хангах болно. Цаашид индранил нь хүн төрөлхтний технологийн дэвшлийг дэмжих хагас дамжуулагч инновацийн тулгын чулуу хэвээр байх болно.
XKH-ийн GaN-on-sapphire эпитаксиаль хавтан
XKH нь хамгийн сүүлийн үеийн хэрэглээнд зориулагдсан нарийн хийцтэй индранил оптик цонх болон GaN-on-sapphire өргүүрийн шийдлүүдийг нийлүүлдэг. Өмчлөлийн талст өсөлт, нано хэмжээст өнгөлгөөний технологийг ашиглан бид сансар огторгуй, батлан хамгаалах болон өндөр хүчин чадалтай лазерын системд тохиромжтой, хэт ягаан туяанаас IR спектр хүртэл онцгой дамжуулалт бүхий хэт хавтгай индранил цонхоор хангадаг.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 4-р сарын 18