Өдөр тутмын амьдралд ухаалаг гар утас, ухаалаг цаг зэрэг электрон төхөөрөмжүүд зайлшгүй хамтрагч болсон. Эдгээр төхөөрөмжүүд улам нарийхан хэрнээ хүчирхэг болж байна. Тэдний тасралтгүй хувьсалд юу нөлөөлдөг болохыг та бодож үзсэн үү? Хариулт нь хагас дамжуулагч материалд байдаг бөгөөд өнөөдөр бид тэдгээрийн хамгийн гайхалтай зүйлсийн нэг болох индранил болор дээр анхаарлаа хандуулж байна.
Индранил болор нь голчлон α-Al₂O₃-оос бүрддэг бөгөөд ковалент байдлаар холбогдсон гурван хүчилтөрөгчийн атом болон хоёр хөнгөн цагааны атомаас бүрдэж, зургаан өнцөгт торны бүтэц үүсгэдэг. Гадаад төрхөөрөө эрдэнийн зэрэглэлийн индранилтай төстэй боловч үйлдвэрлэлийн индранил болор нь дээд зэргийн гүйцэтгэлийг онцолж өгдөг. Химийн хувьд идэвхгүй боловч усанд уусдаггүй, хүчил, шүлтэд тэсвэртэй тул хатуу ширүүн орчинд тогтвортой байдлыг хадгалдаг "химийн бамбай" болж үйлчилдэг. Нэмж дурдахад энэ нь маш сайн оптик тунгалаг байдлыг харуулдаг бөгөөд гэрлийг үр ашигтай дамжуулах боломжийг олгодог; хэт халалтаас сэргийлдэг хүчтэй дулаан дамжуулалт; мөн маш сайн цахилгаан тусгаарлагчтай тул алдагдалгүйгээр тогтвортой дохио дамжуулах боломжийг олгодог. Механикийн хувьд индранил нь 9-ийн Мохсын хатуулагтай бөгөөд энэ нь алмаазны дараа хоёрдугаарт ордог тул элэгдэлд тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй болгодог тул хүнд нөхцөлд тохиромжтой.
Чип үйлдвэрлэлийн нууц зэвсэг
(1) Бага чадлын чипний гол материал
Электроникууд жижигрүүлэх, өндөр гүйцэтгэлтэй болох хандлагатай байгаа тул бага чадлын чипүүд чухал болж байна. Уламжлалт чипүүд нь нано хэмжээний зузаантай үед дулаалгын доройтолд ордог бөгөөд энэ нь гүйдэл алдагдахад хүргэдэг, цахилгаан зарцуулалт нэмэгдэж, хэт халалт үүсгэдэг бөгөөд энэ нь тогтвортой байдал болон ашиглалтын хугацааг бууруулдаг.
Хятадын Шинжлэх Ухааны Академийн Шанхайн Микросистем ба Мэдээллийн Технологийн Хүрээлэнгийн (SIMIT) судлаачид металлын интеркаляцийн исэлдэлтийн технологийг ашиглан хиймэл индранил диэлектрик вафли боловсруулж, дан талст хөнгөн цагааныг дан талст хөнгөн цагаан (индранил) болгон хувиргасан. 1 нм зузаантай энэхүү материал нь хэт бага алдагдал гүйдэлтэй бөгөөд төлөвийн нягтралыг бууруулахад уламжлалт аморф диэлектрикээс хоёр дахин илүү гүйцэтгэлтэй бөгөөд 2D хагас дамжуулагчтай интерфейсийн чанарыг сайжруулдаг. Үүнийг 2D материалтай нэгтгэснээр бага чадлын чип ашиглах боломжтой болж, ухаалаг гар утасны батерейны ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгаж, хиймэл оюун ухаан болон IoT програмуудын тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
(2) Галлийн нитрид (GaN)-ийн төгс түнш
Хагас дамжуулагчийн салбарт галлийн нитрид (GaN) нь өвөрмөц давуу талуудынхаа ачаар гялалзсан од болж гарч ирсэн. Цахиурын 1.1 эВ-ээс хамаагүй том буюу 3.4 эВ зурвасын зайтай өргөн зурвасын зайтай хагас дамжуулагч материал болох GaN нь өндөр температур, өндөр хүчдэл, өндөр давтамжийн хэрэглээнд маш сайн тохирдог. Түүний өндөр электрон хөдөлгөөн болон чухал задралын талбайн хүч нь өндөр хүчин чадалтай, өндөр температур, өндөр давтамжтай, өндөр тод электрон төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой материал болгодог. Цахилгаан электроникийн салбарт GaN дээр суурилсан төхөөрөмжүүд нь өндөр давтамжтайгаар бага эрчим хүчний хэрэглээтэй ажилладаг тул эрчим хүчний хувиргалт болон эрчим хүчний менежментийн өндөр гүйцэтгэлийг санал болгодог. Богино долгионы холбооны салбарт GaN нь 5G цахилгаан өсгөгч зэрэг өндөр хүчин чадалтай, өндөр давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг идэвхжүүлж, дохионы дамжуулалтын чанар, тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
Саффир болорыг GaN-ийн "төгс хамтрагч" гэж үздэг. Хэдийгээр түүний GaN-тэй торны зөрүү нь цахиурын карбид (SiC)-ээс өндөр боловч саффир суурь нь GaN эпитаксиийн үед дулааны зөрүү багатай байдаг нь GaN өсөлтийн тогтвортой суурийг бүрдүүлдэг. Нэмж дурдахад, саффирийн маш сайн дулаан дамжуулалт болон оптик тунгалаг байдал нь өндөр хүчин чадалтай GaN төхөөрөмжүүдэд дулааныг үр ашигтайгаар тараахад хувь нэмэр оруулж, үйл ажиллагааны тогтвортой байдал, гэрлийн гаралтын оновчтой үр ашгийг хангадаг. Түүний дээд зэргийн цахилгаан тусгаарлагч шинж чанарууд нь дохионы хөндлөнгийн оролцоо болон цахилгаан алдагдлыг багасгадаг. Саффир болон GaN-ийн хослол нь гэрэлтүүлэг болон дэлгэцийн зах зээлд ноёрхож буй GaN дээр суурилсан LED, түүнчлэн оптик холбоо болон нарийн лазер боловсруулалтад ашигладаг лазер диод зэрэг өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийг хөгжүүлэхэд хүргэсэн.
XKH-ийн GaN-ийн индранил талсттай өрлөг
Хагас дамжуулагчийн хэрэглээний хил хязгаарыг өргөжүүлэх нь
(1) Цэргийн болон сансрын хэрэглээнд “бамбай”
Цэргийн болон сансрын хөлгийн тоног төхөөрөмж нь ихэвчлэн хэт хүнд нөхцөлд ажилладаг. Сансарт сансрын хөлгүүд бараг тэг температур, хүчтэй сансрын цацраг туяа, вакуум орчны сорилтуудыг тэсвэрлэдэг. Үүний зэрэгцээ цэргийн нисэх онгоцууд өндөр хурдтай нислэгийн үед аэродинамик халалт, өндөр механик ачаалал, цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцооны улмаас гадаргуугийн температур 1000°C-аас дээш байдаг.
Саффир болор чулуун өвөрмөц шинж чанар нь эдгээр салбарын чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тохиромжтой материал болгодог. Түүний онцгой өндөр температурт тэсвэртэй байдал нь бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалахын зэрэгцээ 2045°C хүртэл тэсвэрлэх чадвартай тул дулааны стрессийн үед найдвартай ажиллагааг хангадаг. Цацрагийн хатуулаг нь сансрын болон цөмийн орчинд үйл ажиллагааг хадгалж, мэдрэмтгий электроникийг үр дүнтэй хамгаалдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь саффир чулууг өндөр температурт хэт улаан туяаны (IR) цонхонд өргөн ашиглахад хүргэсэн. Пуужингийн удирдлагын системд хэт улаан туяаны цонх нь байг нарийн илрүүлэхийн тулд хэт халуун, хурдны дор оптик тод байдлыг хадгалах ёстой. Саффир дээр суурилсан хэт улаан туяаны цонх нь өндөр дулааны тогтвортой байдлыг хэт улаан туяаны дамжуулалттай хослуулж, удирдлагын нарийвчлалыг эрс сайжруулдаг. Агаарын тээврийн салбарт саффир чулуу нь хиймэл дагуулын оптик системийг хамгаалж, хүнд хэцүү тойрог замын нөхцөлд тодорхой дүрслэл хийх боломжийг олгодог.
XXKH-ниндранил оптик цонхнууд
(2) Хэт дамжуулагч ба микроэлектроникийн шинэ үндэс суурь
Хэт дамжуулалтын хувьд индранил нь хэт дамжуулагч нимгэн хальсны зайлшгүй суурь болж өгдөг бөгөөд энэ нь тэг эсэргүүцэлтэй дамжуулалтыг бий болгодог бөгөөд цахилгаан дамжуулах, соронзон галт тэрэг, MRI системд хувьсгал хийдэг. Өндөр хүчин чадалтай хэт дамжуулагч хальс нь тогтвортой торлог бүтэцтэй суурь шаарддаг бөгөөд индранил нь магнийн диборид (MgB₂) зэрэг материалуудтай нийцдэг тул гүйдлийн нягтрал болон соронзон орныг сайжруулсан хальсыг ургуулах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, индранил тулгууртай хэт дамжуулагч хальс ашигладаг цахилгаан кабель нь эрчим хүчний алдагдлыг багасгах замаар дамжуулалтын үр ашгийг эрс сайжруулдаг.
Микроэлектроникийн хувьд R-хавтгай (<1-102>) болон A-хавтгай (<11-20>) зэрэг тодорхой талстографийн чиглэлтэй индранил суурь нь дэвшилтэт интеграл хэлхээнд (IC) зориулж цахиурын эпитаксиаль давхаргыг тохируулах боломжийг олгодог. R-хавтгай индранил нь өндөр хурдтай IC-ийн болор согогийг бууруулж, үйл ажиллагааны хурд болон тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг бол А-хавтгай индранины тусгаарлагч шинж чанар болон жигд диэлектрик нэвчилт нь эрлийз микроэлектроник болон өндөр температурын хэт дамжуулагчийн интеграцийг оновчтой болгодог. Эдгээр суурь нь өндөр хүчин чадалтай тооцоолол болон харилцаа холбооны дэд бүтцийн цөм чипүүдийг дэмждэг.
XXKH-ынАlN-on-NPSS Wafer
Хагас дамжуулагч дахь индранил талстын ирээдүй
Саффир нь чип үйлдвэрлэхээс эхлээд сансар судлал болон хэт дамжуулагч хүртэл хагас дамжуулагчийн салбарт асар их үнэ цэнийг харуулсан. Технологи хөгжихийн хэрээр түүний үүрэг улам бүр өргөжин тэлэх болно. Хиймэл оюун ухаанд саффирээр дэмжигдсэн бага чадалтай, өндөр хүчин чадалтай чипүүд нь эрүүл мэнд, тээвэр, санхүүгийн салбарт хиймэл оюун ухааны дэвшлийг бий болгоно. Квант тооцооллын салбарт саффирийн материалын шинж чанар нь үүнийг qubit интеграцийн ирээдүйтэй нэр дэвшигч болгож байна. Үүний зэрэгцээ, индранил дээрх GaN төхөөрөмжүүд 5G/6G холбооны техник хангамжийн өсөн нэмэгдэж буй эрэлтийг хангах болно. Цаашид саффир нь хагас дамжуулагчийн инновацийн тулгын чулуу хэвээр үлдэж, хүн төрөлхтний технологийн дэвшлийг эрчимжүүлэх болно.
XKH-ийн GaN-ийн индранил эпитаксиал вафли
XKH нь хамгийн сүүлийн үеийн хэрэглээнд зориулсан нарийн инженерчлэлтэй индранил оптик цонх болон GaN-ийн индранил талст хавтангийн шийдлүүдийг нийлүүлдэг. Бид өмчийн болор ургалт болон нано хэмжээний өнгөлгөөний технологийг ашиглан хэт ягаан туяанаас хэт улаан туяаны спектр хүртэлх онцгой дамжуулалттай, сансар судлал, батлан хамгаалах болон өндөр хүчин чадалтай лазер системд тохиромжтой хэт хавтгай индранил цонхыг санал болгодог.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 4-р сарын 18