קליינע סאַפיר, שטיצן די "גרויסע צוקונפט" פון האַלב-קאָנדוקטאָרן

אין טעגלעכן לעבן זענען עלעקטראָנישע דעוויסעס ווי סמאַרטפאָונז און קלוגע זייגערס געוואָרן אומפאַרמיידלעכע באַגלייטער. די דעוויסעס ווערן אַלץ דינער און שטאַרקער. האָט איר זיך שוין אַמאָל געוואונדערט וואָס דערמעגלעכט זייער קעסיידערדיקע עוואָלוציע? די ענטפֿער ליגט אין האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן, און הייַנט קאָנצענטרירן מיר זיך אויף איינעם פֿון די מערסט אויסגעצייכנטע צווישן זיי - סאַפיר קריסטאַל.

סאַפיר קריסטאַל, דער הויפּט צוזאַמענגעשטעלט פון α-Al₂O₃, באַשטייט פון דריי זויערשטאָף אַטאָמען און צוויי אַלומינום אַטאָמען וואָס זענען קאָוואַלענט געבונדן, פאָרמינג אַ העקסאַגאָנאַלע גיטער סטרוקטור. כאָטש עס קוקט אויס ווי אַ דזשעמסטאָון-גראַד סאַפיר, אינדוסטריעלע סאַפיר קריסטאַלן ונטערשטרייַכן העכערע פאָרשטעלונג. כעמיש ינערט, עס איז נישט סאַליאַבאַל אין וואַסער און קעגנשטעליק צו זויערן און אַלקאַליס, אַקטינג ווי אַ "כעמישער שילד" וואָס האַלט פעסטקייט אין שווערע סביבות. דערצו, עס ווייזט ויסגעצייכנט אָפּטישע טראַנספּעראַנסי, אַלאַוינג עפעקטיוו ליכט טראַנסמיסיע; שטאַרק טערמאַל קאַנדאַקטיוויטי, פּרעווענטינג אָוווערכיטינג; און בוילעט עלעקטרישע ינסאַליישאַן, ענשורינג סטאַביל סיגנאַל טראַנסמיסיע אָן ליקאַדזש. מעכאַניש, סאַפיר באָוס אַ מאָהס כאַרדנאַס פון 9, צווייט בלויז צו דימענט, מאכן עס העכסט טראָגן- און עראָוזשאַן-קעגנשטעליק - ידעאַל פֿאַר פאָדערן אַפּלאַקיישאַנז.

די סוד וואָפן אין טשיפּ מאַנופאַקטורינג

(1) שליסל מאַטעריאַל פֿאַר נידעריק-מאַכט טשיפּס

ווי עלעקטראָניק גייט ווייטער צו מיניאַטוריזאַציע און הויך פאָרשטעלונג, זענען נידעריק-מאַכט טשיפּס געוואָרן קריטיש. טראַדיציאָנעלע טשיפּס ליידן פון איזאָלאַציע דעגראַדאַציע ביי נאַנאָסקאַלע גרעב, וואָס פירט צו קראַנט ליקאַדזש, געוואקסענע מאַכט קאַנסאַמשאַן, און אָוווערכיטינג, וואָס קאָמפּראָמיטירט פעסטקייט און לעבן.

פארשער ביים שאַנגהאַי אינסטיטוט פון מיקראָסיסטעם און אינפאָרמאַציע טעכנאָלאָגיע (SIMIT), כינעזישע אַקאַדעמיע פון ​​וויסנשאַפֿטן, האָבן אַנטוויקלט קינסטלעכע סאַפיר דיעלעקטרישע וועיפערס ניצנדיק מעטאַל-אינטערקאַלירטע אָקסידאַציע טעכנאָלאָגיע, קאָנווערטירנדיק איין-קריסטאַל אַלומינום אין איין-קריסטאַל אַלומינאַ (סאַפיר). ביי 1 נאַנאָמעטער גרעב, ווייזט דאָס מאַטעריאַל אַ גאָר נידעריקע ליקאַדזש קראַנט, אַוטפּערפאָרמינג קאַנווענשאַנאַל אַמאָרפֿע דיעלעקטריקס מיט צוויי אָרדערס פון מאַגניטוד אין שטאַט געדיכטקייט רעדוקציע און ימפּרוווינג צובינד קוואַליטעט מיט 2D האַלב-קאָנדוקטאָרן. ינטאַגרייטינג דאָס מיט 2D מאַטעריאַלן ינייבאַלז נידעריק-מאַכט טשיפּס, באַדייטנד פאַרלענגערן באַטאַרייע לעבן אין סמאַרטפאָונז און פֿאַרבעסערן פעסטקייט אין AI און IoT אַפּלאַקיישאַנז.

(2) דער פּערפֿעקטער פּאַרטנער פֿאַר גאַליום ניטריד (GaN)

אין דעם האַלב-קאָנדוקטאָר פעלד, איז גאַליום ניטריד (GaN) ארויסגעקומען ווי אַ שיינענדיקער שטערן צוליב זיינע אייגנאַרטיקע מעלות. ווי אַ ברייט-באַנדגאַפּ האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַל מיט אַ באַנדגאַפּ פון 3.4 eV - באַדייטנד גרעסער ווי סיליקאָן'ס 1.1 eV - איז GaN אויסגעצייכנט אין הויך-טעמפּעראַטור, הויך-וואָולטידזש און הויך-פרעקווענץ אַפּליקאַציעס. זיין הויך עלעקטראָן מאָביליטי און קריטיש ברייקדאַון פעלד שטאַרקייט מאַכן עס אַן אידעאַל מאַטעריאַל פֿאַר הויך-מאַכט, הויך-טעמפּעראַטור, הויך-פרעקווענץ און הויך-ברייטקייט עלעקטראָנישע דעוויסעס. אין מאַכט עלעקטראָניק, אַרבעטן GaN-באַזירטע דעוויסעס ביי העכערע פרעקווענצן מיט נידעריקער ענערגיע קאַנסאַמשאַן, וואָס אָפפערס העכערע פאָרשטעלונג אין מאַכט קאַנווערזשאַן און ענערגיע פאַרוואַלטונג. אין מייקראַווייוו קאָמוניקאַציע, GaN ענייבאַלז הויך-מאַכט, הויך-פרעקווענץ קאָמפּאָנענטן אַזאַ ווי 5G מאַכט אַמפּליפייערז, וואָס פֿאַרבעסערן סיגנאַל טראַנסמיסיע קוואַליטעט און פעסטקייט.

סאַפיר קריסטאַל ווערט באַטראַכט ווי דער "פּערפעקטער שותף" פֿאַר GaN. כאָטש זײַן גיטער-מיסמאַטש מיט GaN איז העכער ווי יענע פֿון סיליקאָן קאַרבייד (SiC), ווײַזן סאַפיר סאַבסטראַטן אַ נידעריקערע טערמישע מיסמאַטש בעת GaN עפּיטאַקסי, וואָס גיט אַ סטאַבילע יסוד פֿאַר GaN וווּקס. דערצו, סאַפיר'ס אויסגעצייכנטע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי און אָפּטישע טראַנספּעראַנסי פֿאַרלייכטערן עפֿעקטיווע היץ דיסיפּאַציע אין הויך-מאַכט GaN דעוויסעס, וואָס זיכערט אָפּעראַציאָנעלע פעסטקייט און אָפּטימאַלע ליכט רעזולטאַט עפֿיקאַסי. זײַנע העכערע עלעקטרישע איזאָלאַציע פּראָפּערטיעס מינימיזירן ווייטער סיגנאַל ינטערפיראַנס און מאַכט אָנווער. די קאָמבינאַציע פֿון סאַפיר און GaN האָט געפֿירט צו דער אַנטוויקלונג פֿון הויך-פּערפאָרמאַנס דעוויסעס, אַרייַנגערעכנט GaN-באַזירטע LEDs, וואָס דאָמינירן די לייטינג און דיספּליי מאַרקן - פֿון הויזגעזינד LED באַלבז ביז גרויסע דרויסנדיקע סקרינז - ווי אויך לאַזער דיאָדעס געניצט אין אָפּטישע קאָמוניקאַציע און פּרעציזיע לאַזער פּראַסעסינג.

XKH'ס GaN-אויף-סאַפיר וועיפער

אויסברייטערן די גרענעצן פון האַלב-קאָנדוקטאָר אַפּליקאַציעס

(1) דער "שילד" אין מיליטערישע און לופטפארט אַפּליקאַציעס

עקוויפּמענט אין מיליטערישע און לופטפארט אַפּליקאַציעס אַרבעט אָפט אונטער עקסטרעמע באַדינגונגען. אין קאָסמאָס, קענען לופטפארטן אויסהאַלטן כּמעט-אַבסאָלוט-נול טעמפּעראַטורן, אינטענסיווע קאָסמישע ראַדיאַציע, און די שוועריקייטן פון אַ וואַקוום סביבה. מיליטערישע עראָפּלאַנען, דערווייל, שטייען אַנטקעגן ייבערפלאַך טעמפּעראַטורן העכער 1,000°C צוליב אַעראָדינאַמישער היץ בעת הויך-גיכקייט פליען, צוזאַמען מיט הויכע מעכאַנישע לאַסטן און עלעקטראָמאַגנעטישע ינטערפיראַנס.

סאַפיר קריסטאַל'ס אייגנאַרטיקע אייגנשאַפטן מאַכן עס אַן אידעאַל מאַטעריאַל פֿאַר קריטישע קאָמפּאָנענטן אין די פעלדער. זיין אויסערגעוויינלעכע הויך-טעמפּעראַטור קעגנשטעל - וואָס קען אויסהאַלטן ביז 2,045°C בשעת עס האַלט די סטרוקטורעלע אָרנטלעכקייט - גאַראַנטירט פאַרלאָזלעכע פאָרשטעלונג אונטער טערמישן דרוק. זיין ראַדיאַציע כאַרדנאַס אויך פּרעזערווירט פאַנגקשאַנאַליטי אין קאָסמישע און נוקלעאַרע סביבות, עפֿעקטיוולי באַשיצן סענסיטיווע עלעקטראָניק. די אַטריביוטן האָבן געפֿירט צו סאַפיר'ס ברייט נוצן אין הויך-טעמפּעראַטור ינפראַרעד (IR) פֿענצטער. אין מיסיל גיידאַנס סיסטעמען, IR פֿענצטער מוזן האַלטן אָפּטישע קלעריטי אונטער עקסטרעמע היץ און גיכקייט צו ענשור פּינטלעך ציל דעטעקשאַן. סאַפיר-באַזירט IR פֿענצטער קאַמביינירן הויך טערמישע פעסטקייט מיט העכער IR טראַנסמיטאַנס, באַדייטנד ימפּרוווינג גיידאַנס פּינקטלעכקייט. אין אַעראָספּייס, סאַפיר פּראַטעקץ סאַטעליט אָפּטישע סיסטעמען, ענייבלינג קלאָר ימאַגינג אין שווער אָרביטאַל באדינגונגען.

XKH'ססאַפייער אָפּטישע פֿענצטער

(2) די נייע יסוד פֿאַר סופּערקאָנדוקטאָרן און מיקראָעלעקטראָניק

אין סופּערקאַנדאַקטיוויטי, סערווירט סאַפיר ווי אַן אומפאַרמעגלעכער סאַבסטראַט פֿאַר סופּערקאַנדאַקטינג דין פילמען, וואָס ערמעגלעכן נול-קעגנשטעל קאַנדאַקשאַן - רעוואָלוציאָנירן מאַכט טראַנסמיסיע, מאַגלעוו טריינז, און MRI סיסטעמען. הויך-פאָרשטעלונג סופּערקאַנדאַקטינג פילמען דאַרפן סאַבסטראַטן מיט סטאַבילע גיטער סטרוקטורן, און סאַפיר ס קאַמפּאַטאַבילאַטי מיט מאַטעריאַלס ווי מאַגנעזיום דיבאָרידע (MgB₂) אַלאַוז די וווּקס פון פילמען מיט ענכאַנסט קריטיש קראַנט געדיכטקייַט און קריטיש מאַגנעטיש פעלד. למשל, מאַכט קייבאַלז ניצן סאַפיר-געשטיצטע סופּערקאַנדאַקטינג פילמען דראַמאַטיש פֿאַרבעסערן טראַנסמיסיע עפעקטיווקייַט דורך מינאַמייזינג ענערגיע אָנווער.

אין מיקראָעלעקטראָניק, סאַפיר סאַבסטראַטן מיט ספּעציפֿישע קריסטאַלאָגראַפֿישע אָריענטאַציעס—אַזאַ ווי R-פּלאַן (<1-102>) און A-פּלאַן (<11-20>)—ערמעגלעכן פּאַסיקע סיליקאָן עפּיטאַקסיאַל לייַערס פֿאַר אַוואַנסירטע אינטעגרירטע סערקאַץ (ICs). R-פּלאַן סאַפיר רעדוצירט קריסטאַל חסרונות אין הויך-גיכקייַט ICs, פֿאַרשטאַרקנדיק אָפּעראַציאָנעלע גיכקייט און סטאַביליטעט, בשעת A-פּלאַן סאַפיר'ס ינסולאַטינג פּראָפּערטיעס און מונדיר פּערמיטיוויטי אָפּטימיזירן כייבריד מיקראָעלעקטראָניק און הויך-טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטאָר אינטעגראַציע. די סאַבסטראַטן שטיצן די קאָר טשיפּס אין הויך-פּערפאָרמאַנס קאַמפּיוטינג און טעלעקאָמוניקאַציע אינפֿראַסטרוקטור.

XKH'סאlN-אויף-NPSS ווייפער

די צוקונפט פון סאַפייער קריסטאַל אין האַלבקאָנדוקטאָרן

סאַפיר האט שוין דעמאָנסטרירט ריזיקן ווערט אין אַלע האַלב-קאָנדוקטאָרן, פֿון טשיפּ פאַבריקאַציע ביז אַעראָספּייס און סופּערקאָנדוקטאָרן. ווי טעכנאָלאָגיע גייט פֿאָרויס, וועט זיין ראָלע זיך ווײַטער אויסברייטערן. אין קינסטלעכער אינטעליגענץ, וועלן סאַפיר-געשטיצטע נידעריק-מאַכט, הויך-פאָרשטעלונג טשיפּס פֿירן פֿאָרשריטן אין קינסטלעכער אינטעליגענץ אין געזונטהייט, טראַנספּאָרטאַציע און פֿינאַנץ. אין קוואַנטום קאָמפּיוטינג, שטעלן סאַפיר'ס מאַטעריאַל אייגנשאַפֿטן עס פֿאָר אַלס אַ פֿאַרשפּרעכנדיקער קאַנדידאַט פֿאַר קיוביט אינטעגראַציע. דערווייל וועלן GaN-אויף-סאַפיר דעוויסעס מקיים זײַן די עסקאַלירנדיקע פֿאָדערונגען פֿאַר 5G/6G קאָמוניקאַציע האַרדווער. אין דער צוקונפֿט וועט סאַפיר בלײַבן אַ ווינקלשטיין פֿון האַלב-קאָנדוקטאָר כידעש, און וועט שטאַרקן מענטשהייט'ס טעכנאָלאָגישן פֿאָרשריט.

XKH'ס GaN-אויף-סאַפיר עפּיטאַקסיאַל וועיפער

XKH צושטעלט פּרעציזיע-אינזשענירט סאַפיר אָפּטישע פֿענצטער און GaN-אויף-סאַפיר וועיפער לייזונגען פֿאַר שניידנדיקע אַפּליקאַציעס. ניצנדיק פּראַפּרייאַטערי קריסטאַל וווּקס און נאַנאָסקאַלע פּאַלישינג טעקנאַלאַדזשיז, צושטעלן מיר אולטראַ-פלאַך סאַפיר פֿענצטער מיט אויסערגעוויינלעך טראַנסמיסיע פון ​​UV צו IR ספּעקטראַ, ידעאַל פֿאַר אַעראָספּייס, פאַרטיידיקונג און הויך-מאַכט לאַזער סיסטעמען.