Ο Μικροσκοπικός Κρυστάλλος Σαφείρου Προωθεί το "Μεγάλο Μέλλον" των Ημιαγωγών

Ο Μικροσκοπικός Κρυστάλλος Σαφείρου Προωθεί το "Μεγάλο Μέλλον" των Ημιαγωγών

Στην καθημερινή μας ζωή, οι ηλεκτρονικές συσκευές όπως τα κινητά τηλέφωνα και τα έξυπνα ρολόγια έχουν γίνει οι αδιάσπαστοι σύντροφοί μας.Αυτές οι συσκευές γίνονται όλο και πιο λεπτές και ελαφριά ενώ προσφέρουν πιο ισχυρές λειτουργίεςΑναρωτηθήκατε ποτέ τι κρύβεται πίσω από τη συνεχή εξέλιξή τους; Η απάντηση είναι ημιαγωγικά υλικά, και σήμερα, θα επικεντρωθούμε σε ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία σε αυτόν τον τομέα:.

Ο κρύσταλλος ζαφείριου, που αποτελείται κυρίως από α-Al2O3, σχηματίζεται από τον συνδυασμό τριών ατόμων οξυγόνου και δύο ατόμων αλουμινίου μέσω συνδυαστικής σύνδεσης, με αποτέλεσμα μια εξαγωνική κρυσταλλική δομή.ΟπτικάΩστόσο, ως ημιαγωγός υλικό, ο κρύσταλλος ζαφείριος εκτιμάται περισσότερο για τις εξαιρετικές του ιδιότητες.Δείχνει αξιοσημείωτη χημική σταθερότητα, γενικά αδιάλυτη στο νερό και ανθεκτική στη διάβρωση από οξέα και βάσεις, λειτουργεί ως "χημικός φύλακας προστασίας" που διατηρεί τα χαρακτηριστικά του σε διάφορα χημικά περιβάλλοντα.Επιπλέον, διαθέτει καλή διαπερατότητα του φωτός, επιτρέποντας το φως να περάσει ομαλά; εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, η οποία βοηθά στην άμεση διάχυση της θερμότητας για να αποφευχθεί η "υπερθέρμανση" των συσκευών.και εξαιρετική ηλεκτρική μόνωσηΕπιπλέον, ο κρύσταλλος ζαφείριου έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, με σκληρότητα εννέα στην κλίμακα του Mohs,δεύτερος μόνο στο διαμάντι στη φύση, καθιστώντας το εξαιρετικά ανθεκτικό στην φθορά και την διάβρωση και ικανό να "σταθεί σταθερό" σε διάφορα περίπλοκα περιβάλλοντα.

Το "μυστικό όπλο" στην Κατασκευή Τσιπ

(Ι) Βασικό υλικό για τσιπ χαμηλής ισχύος

Σήμερα, οι ηλεκτρονικές συσκευές εξελίσσονται ταχέως προς τη μικροποίηση και την υψηλή απόδοση.και ασύρματα ακουστικά θα έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και ταχύτερη λειτουργίαΑυτό θέτει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις στα τσιπάκια, με τα τσιπάκια χαμηλής ισχύος να γίνονται το στόχο της βιομηχανίας.βιώνουν μείωση της απομονωτικής απόδοσης των διηλεκτρικών υλικών στην κλίμακα των νανομέτρων, που οδηγεί σε διαρροή ρεύματος, αυξημένη κατανάλωση ενέργειας, σοβαρή θέρμανση της συσκευής και μειωμένη σταθερότητα και διάρκεια ζωής.

Η ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Μικροσυστημάτων και Τεχνολογίας Πληροφοριών της Σαγκάης της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, μετά από χρόνια αφοσιωμένης έρευνας,με επιτυχία αναπτύχθηκαν τεχνητές διαλεκτρικές πλάκες από ζαφείρι, παρέχοντας ισχυρή τεχνική υποστήριξη για την ανάπτυξη τσιπ χαμηλής ισχύος.Χρησιμοποίησαν μια καινοτόμο τεχνική οξείδωσης με διαστολή μετάλλων για την οξείδωση του μονοκρυσταλλικού αλουμινίου σε μονοκρυσταλλικό οξείδιο αλουμινίουΤο υλικό αυτό επιτυγχάνει εξαιρετικά χαμηλό ρεύμα διαρροής σε πάχος 1 νανομέτρου, επιλύοντας αποτελεσματικά τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν τα παραδοσιακά διηλεκτρικά υλικά.Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά άμορφα διηλεκτρικά υλικά, οι τεχνητές διηλεκτρικές πλάκες από ζαφείρι έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα ως προς τη δομή και τις ηλεκτρονικές επιδόσεις,με μειωμένη πυκνότητα κατά δύο τάξεις μεγέθους και πολύ βελτιωμένες διεπαφές με διμερείς υλικά ημιαγωγώνΗ ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε αυτό το υλικό σε συνδυασμό με διμερή υλικά για να κατασκευάσει με επιτυχία συσκευές μικροτσίπ χαμηλής ισχύος.σημαντική βελτίωση της ζωής της μπαταρίας και της λειτουργικής απόδοσης των τσιπΗ επίτευξη αυτή σημαίνει ότι για τα smartphones, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας θα παραταθεί σημαντικά, εξαλείφοντας την ανάγκη συχνής φόρτισης.τα τσιπ χαμηλής ισχύος θα επιτρέψουν πιο σταθερή και μακροχρόνια λειτουργία της συσκευής, οδηγώντας σε ταχύτερη ανάπτυξη σε αυτούς τους τομείς.

(ΙΙ) Ο "τέλειος συνεργάτης" του νιτρικού γαλλίου

Στον τομέα των ημιαγωγών, το νιτρικό γαλλίμιο (GaN) ξεχωρίζει ως ένα λαμπερό αστέρι λόγω των μοναδικών πλεονεκτημάτων του.πολύ μεγαλύτερο από του πυριτίου 1.1eV, GaN υπερέχει σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής τάσης και υψηλής συχνότητας, προσφέροντας υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων και ένταση ηλεκτρικού πεδίου διάσπασης,το οποίο το καθιστά ιδανικό υλικό για την κατασκευή υψηλής ισχύοςΓια παράδειγμα, στον τομέα της ηλεκτρονικής ισχύος, οι συσκευές ισχύος GaN λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες με χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας,προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα στη μετατροπή ισχύος και τη διαχείριση της ποιότητας ισχύοςΣτο πεδίο των μικροκυμάτων επικοινωνιών, το GaN χρησιμοποιείται για την κατασκευή συσκευών επικοινωνίας μικροκυμάτων υψηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας, όπως ενισχυτές ισχύος στις κινητές επικοινωνίες 5G,που βελτιώνουν την ποιότητα και τη σταθερότητα της μετάδοσης του σήματος.

Ο κρύσταλλος σαφείριου και το νιτρίδιο του γαλλίου είναι ο τέλειος συνεργάτης.Τα υποστρώματα ζαφείριου δείχνουν χαμηλότερη θερμική ασυμφωνία κατά την επιταξία του GaN, παρέχοντας μια σταθερή βάση για την ανάπτυξη του GaN.Η καλή θερμική αγωγιμότητα και η οπτική διαφάνεια του κρυστάλλου ζαφείριου του επιτρέπουν να διαλύει γρήγορα τη θερμότητα κατά τη διάρκεια λειτουργίας υψηλών θερμοκρασιών των συσκευών GaNΕπιπλέον, η εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση του κρυστάλλου ζαφείρου μειώνει αποτελεσματικά τις παρεμβολές σήματος και την απώλεια ισχύος.Με βάση το συνδυασμό κρυστάλλου σαφειρίου και νιτρικού γαλλίουΣτο πεδίο των LED, τα LED με βάση το GaN έχουν γίνει το κύριο ρεύμα της αγοράς, που χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές φωτισμού και οθόνης,από τις λαμπτήρες LED οικιακής χρήσης έως τις μεγάλες εξωτερικές οθόνεςΤα λέιζερ διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στις οπτικές επικοινωνίες και την επεξεργασία λέιζερ.

Διεύρυνση των ορίων των εφαρμογών των ημιαγωγών

(Ι) Η "Ασπίδα" στους στρατιωτικούς και αεροδιαστημικούς τομείς

Οι στρατιωτικοί και οι αεροδιαστημικοί εξοπλισμός συχνά λειτουργούν σε εξαιρετικά σκληρά περιβάλλοντα.και τις προκλήσεις που θέτουν τα περιβάλλοντα κενούΟ στρατιωτικός εξοπλισμός, όπως τα μαχητικά αεροσκάφη, υφίσταται θερμοκρασίες άνω των 1000°C λόγω τριβής του αέρα κατά τη διάρκεια πτήσης υψηλής ταχύτητας, καθώς και υψηλό υπερφόρτωση και ισχυρή ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή.

Το κρύσταλλο ζαφείρι, με τις μοναδικές του ιδιότητες, είναι το ιδανικό υλικό για κρίσιμα συστατικά σε αυτούς τους τομείς.που αντέχουν θερμοκρασίες έως 2045°C, διατηρώντας παράλληλα τη δομική σταθερότητα χωρίς παραμόρφωση ή τήξηΕπιπλέον, η ισχυρή αντοχή της στην ακτινοβολία σημαίνει ότι σε περιβάλλοντα κοσμικής και πυρηνικής ακτινοβολίας,Η απόδοση του κρυστάλλου ζαφείρου παραμένει σχεδόν αμετάβλητη., προστατεύοντας αποτελεσματικά τα εσωτερικά ηλεκτρονικά στοιχεία.

Βάσει αυτών των χαρακτηριστικών, ο κρύσταλλος ζαφείριος χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή ανθεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες υπέρυθρων παραθύρων. infrared windows are crucial components that must maintain good light transmittance under high temperatures and high-speed flight conditions to allow infrared detectors to accurately capture target infrared signalsΤα υπέρυθρα παράθυρα με βάση τους κρυστάλλους ζαφείριου όχι μόνο αντέχουν υψηλές θερμοκρασίες αλλά εξασφαλίζουν επίσης υψηλή διαπερατότητα υπέρυθρου φωτός, βελτιώνοντας σημαντικά την ακρίβεια καθοδήγησης πυραύλων.Στο χώρο της αεροδιαστημικήςΤο δορυφορικό οπτικό εξοπλισμό βασίζεται επίσης στον κρύσταλλο ζαφείρι, παρέχοντας σταθερή προστασία για τα οπτικά όργανα σε σκληρά διαστημικά περιβάλλοντα και εξασφαλίζοντας καθαρές και ακριβείς δορυφορικές εικόνες.

(ΙΙ) Το "Νέο Ίδρυμα για την Υπεραγωγικότητα και τη Μικροηλεκτρονική"

Στο πεδίο της υπεραγωγικότητας, ο κρύσταλλος ζαφείριου χρησιμεύει ως απαραίτητο υπόστρωμα για υπεραγωγικές ταινίες.Αμαξοστοιχίες μαγνητικής αιωρήσεως, και η απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό, επιτρέποντας την ηλεκτρική αγωγία μηδενικής αντίστασης και μειώνοντας σημαντικά τις απώλειες ενέργειας.Η παρασκευή υπεραγώγιμων ταινιών υψηλών επιδόσεων απαιτεί υλικά υποστρώματος υψηλής ποιότητας.Η σταθερή κρυσταλλική δομή του κρυστάλλου ζαφείριου και η καλή συμμόρφωση του πλέγματος με τα υπεραγωγικά υλικά παρέχουν μια σταθερή βάση για την ανάπτυξη υπεραγωγικών ταινιών.Με την επιταξιακή ανάπτυξη υπεραγώγιμων υλικών όπως MgB2 (διβορίδιο μαγνησίου) σε κρυστάλλιο ζαφείρι.Για παράδειγμα, στην μεταφορά ισχύος, η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υψηλής ποιότητας υπεραγώγιμων ταινιών, με σημαντικές βελτιώσεις στην κρίσιμη πυκνότητα ρεύματος και τους κρίσιμους δείκτες απόδοσης μαγνητικού πεδίου.Η χρήση υπεραγωγικών ταινιών με βάση υποστρώματα ζαφείρι για καλώδια μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση μετάδοσης ισχύος και να μειώσει τις απώλειες ενέργειας κατά τη μετάδοση.

Στο πεδίο των μικροηλεκτρονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, ο κρύσταλλος του ζαφείριου παίζει επίσης σημαντικό ρόλο.,Χρησιμοποιώντας αυτά τα χαρακτηριστικά, μπορούν να καλλιεργηθούν επιταξιακά στρώματα πυριτίου με ειδικές ηλεκτρικές ιδιότητες.Τα υποστρώματα ζαφείριου R-επίπεδου χρησιμοποιούνται συνήθως σε ολοκληρωμένα κυκλώματα υψηλής ταχύτητας, παρέχοντας καλή αντιστοιχία πλέγματος για τα επιταξιακά στρώματα πυριτίου, μειώνοντας τα ελαττώματα των κρυστάλλων και βελτιώνοντας έτσι την ταχύτητα και τη σταθερότητα του ολοκληρωμένου κυκλώματος.λόγω των υψηλών μονωτικών και ομοιόμορφων χαρακτηριστικών χωρητικότητας, χρησιμοποιούνται ευρέως στην υβριδική τεχνολογία μικροηλεκτρονικών.Δεν χρησιμεύουν μόνο ως υποστρώματα ανάπτυξης για υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας, αλλά βοηθούν επίσης στη βελτιστοποίηση της διάταξης κυκλωμάτων στον σχεδιασμό ολοκληρωμένων κυκλωμάτωνΟι ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής τεχνολογίας, όπως τα κεντρικά τσιπ σε υπολογιστές υψηλών επιδόσεων και σταθμούς βάσης επικοινωνιών, διαθέτουν υποστρώματα από ζαφείρι.Παροχή σταθερής υποστήριξης για την ανάπτυξη της τεχνολογίας μικροηλεκτρονικών.

Το Μελλοντικό Σχέδιο για τον Κρυστάλλιο Σαφείρου

Ο κρύσταλλος ζαφείριου έχει ήδη αποδείξει σημαντική αξία εφαρμογής στον τομέα των ημιαγωγών, διαδραματίζοντας αναπόφευκτο ρόλο στην κατασκευή τσιπ, σε στρατιωτικές και αεροδιαστημικές εφαρμογές,υπεραγωγικότηταΚαθώς η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται, το κρύσταλλο ζαφείρι αναμένεται να επιτύχει σημαντικές ανακαλύψεις σε περισσότερους τομείς στο μέλλον.καθώς η ζήτηση για την απόδοση των υπολογιστικών τσιπ συνεχίζει να αυξάνεταιΤο κρύσταλλο ζαφείριου, ως βασικό υλικό, είναι ένα από τα σημαντικότερα συστατικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μικροκυμάτων.αναμένεται να οδηγήσει στην περαιτέρω ανάπτυξη τσιπ τεχνητής νοημοσύνης και να προωθήσει ευρύτερες εφαρμογές της τεχνολογίας τεχνητής νοημοσύνης σε τομείς όπως η υγειονομική περίθαλψηΣτον τομέα των κβαντικών υπολογιστών, αν και ακόμα σε αρχικά στάδια, οι εξαιρετικές ιδιότητες του κρυστάλλου ζαφείριου το καθιστούν ένα πιθανό υποψήφιο υλικό για κβαντικά τσιπ.στήριξη των ανακαλύψεων στην τεχνολογία κβαντικών υπολογιστών.

Η ZMSH ειδικεύεται σε οπτικά παράθυρα από ζαφείρι υψηλής ποιότητας και επιταξιακές πλάκες GaN-on-zaffire προσαρμοσμένες για εφαρμογές κρίσιμης σημασίας.Τα σαφείρινα παράθυρά μας συνδυάζουν στρατιωτική αντοχή με οπτική τελειότητα., που χαρακτηρίζεται από τραχύτητα επιφάνειας κάτω των angstrom για ανώτερη μετάδοση του φωτός σε ακραία περιβάλλοντα.Η πλατφόρμα GaN-on-sapphire επιτυγχάνει πρωτοποριακές επιδόσεις με την ιδιόκτητη τεχνολογία μείωσης ελαττωμάτων., παρέχοντας <3E6/cm2 πυκνότητα εκτόξευσης για υψηλής ισχύος RF και οπτοηλεκτρονικές συσκευές.Το ZMSH επιτρέπει στους πελάτες να υπερβούν τα όρια της φωτονικής και της ηλεκτρονικής ισχύος.

Η επιταξιακή πλάκα AlN-On-Sapphire του ZMSH