Yn it deistich libben binne elektroanyske apparaten lykas smartphones en smartwatches ûnmisbere begelieders wurden. Dizze apparaten wurde hieltyd slanker en dochs machtiger. Hawwe jo jo ea ôffrege wat har trochgeande evolúsje mooglik makket? It antwurd leit yn healgeleidermaterialen, en hjoed rjochtsje wy ús op ien fan 'e meast útsûnderlike dêrfan - saffierkristal.
Saffierkristal, benammen gearstald út α-Al₂O₃, bestiet út trije soerstofatomen en twa aluminiumatomen dy't kovalent ferbûn binne, wêrtroch't in hexagonale roosterstruktuer ûntstiet. Wylst it liket op saffier fan edelstiennenkwaliteit, beklamje yndustriële saffierkristallen superieure prestaasjes. Gemysk inert, it is ûnoplosber yn wetter en resistint tsjin soeren en alkaliën, en fungearret as in "gemysk skyld" dat stabiliteit behâldt yn rûge omjouwings. Derneist toant it poerbêste optyske transparânsje, wêrtroch effisjinte ljochttransmissie mooglik is; sterke termyske gelieding, wêrtroch oerferhitting foarkommen wurdt; en treflike elektryske isolaasje, wêrtroch stabile sinjaaltransmissie sûnder lekkage garandearre wurdt. Mechanysk hat saffier in Mohs-hurdens fan 9, twadde allinich nei diamant, wêrtroch it tige slijt- en eroazjebestindich is - ideaal foar easken tapassingen.
It geheime wapen yn chipproduksje
(1) Wichtich materiaal foar chips mei leech enerzjyferbrûk
Omdat elektroanika nei miniaturisaasje en hege prestaasjes trendet, binne chips mei leech fermogen kritysk wurden. Tradisjonele chips lije oan isolaasjedegradaasje by nanoskaaldikten, wat liedt ta stroomlekkage, ferhege stroomferbrûk en oerferhitting, wat de stabiliteit en libbensdoer yn gefaar bringt.
Undersykers fan it Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT), Sineeske Akademy fan Wittenskippen, hawwe keunstmjittige saffier diëlektryske wafers ûntwikkele mei help fan metaal-ynterkalearre oksidaasjetechnology, wêrby't ienkristal aluminium omset wurdt yn ienkristal alumina (saffier). Mei in dikte fan 1 nm toant dit materiaal in ultra-lege lekstroom, en prestearret it twa kear better as konvinsjonele amorfe diëlektrikum yn reduksje fan steattichtens en ferbetteret de ynterfacekwaliteit mei 2D-healgeleiders. De yntegraasje hjirfan mei 2D-materialen makket chips mei leech fermogen mooglik, wêrtroch't de batterijlibben yn smartphones signifikant ferlingd wurdt en de stabiliteit yn AI- en IoT-tapassingen ferbettere wurdt.
(2) De perfekte partner foar galliumnitride (GaN)
Yn it healgeleiderfjild is galliumnitride (GaN) ûntstien as in ljochtsjende stjer fanwegen syn unike foardielen. As in healgeleidermateriaal mei in breedbânkloof en in bânkloof fan 3,4 eV - signifikant grutter as de 1,1 eV fan silisium - blinkt GaN út yn tapassingen op hege temperatuer, hege spanning en hege frekwinsje. Syn hege elektroanenmobiliteit en krityske trochbraakfjildsterkte meitsje it in ideaal materiaal foar elektroanyske apparaten mei hege krêft, hege temperatuer, hege frekwinsje en hege helderheid. Yn krêftelektronika wurkje apparaten op basis fan GaN op hegere frekwinsjes mei in leger enerzjyferbrûk, wat superieure prestaasjes biedt yn krêftkonverzje en enerzjybehear. Yn mikrogolfkommunikaasje makket GaN komponinten mei hege krêft en hege frekwinsje mooglik, lykas 5G-krêftfersterkers, wêrtroch de kwaliteit en stabiliteit fan sinjaaloerdracht ferbettere wurdt.
Saffierkristal wurdt beskôge as de "perfekte partner" foar GaN. Hoewol syn roostermismatch mei GaN heger is as dy fan silisiumkarbid (SiC), litte saffiersubstraten in legere termyske mismatch sjen tidens GaN-epitaxy, wat in stabile basis biedt foar GaN-groei. Derneist fasilitearje de poerbêste termyske geliedingsfermogen en optyske transparânsje fan saffier effisjinte waarmteferdriuwing yn GaN-apparaten mei hege fermogen, wêrtroch operasjonele stabiliteit en optimale ljochtútfiereffisjinsje wurde garandearre. Syn superieure elektryske isolaasjeeigenskippen minimalisearje fierder sinjaalynterferinsje en stroomferlies. De kombinaasje fan saffier en GaN hat laat ta de ûntwikkeling fan apparaten mei hege prestaasjes, ynklusyf GaN-basearre LED's, dy't de ferljochtings- en displaymerken dominearje - fan húshâldlike LED-lampen oant grutte bûtenskermen - lykas laserdiodes dy't brûkt wurde yn optyske kommunikaasje en presyzjelaserferwurking.
XKH's GaN-op-saffierwafer
Útwreidzjen fan 'e grinzen fan semiconductor-tapassingen
(1) It "Skild" yn militêre en romtefearttapassingen
Apparatuer yn militêre en loftfearttapassingen wurket faak ûnder ekstreme omstannichheden. Yn 'e romte ferneare romtefartugen hast absolute nultemperatueren, intense kosmyske strieling en de útdagings fan in fakuümomjouwing. Militêre fleantugen hawwe ûnderwilens te krijen mei oerflaktemperatueren fan mear as 1.000 °C fanwegen aerodynamyske ferwaarming tidens hege snelheidsflechten, tegearre mei hege meganyske lesten en elektromagnetyske ynterferinsje.
De unike eigenskippen fan saffierkristal meitsje it in ideaal materiaal foar krityske komponinten yn dizze fjilden. Syn útsûnderlike hege-temperatuerresistinsje - it kin oant 2.045 °C wjerstean, wylst de strukturele yntegriteit behâlden wurdt - soarget foar betroubere prestaasjes ûnder termyske stress. Syn strielingshurdens behâldt ek funksjonaliteit yn kosmyske en nukleêre omjouwings, wêrtroch gefoelige elektroanika effektyf beskerme wurdt. Dizze eigenskippen hawwe laat ta it wiidfersprate gebrûk fan saffier yn ynfraread (IR) finsters mei hege temperatuer. Yn raketbegeliedingssystemen moatte IR-finsters optyske dúdlikens behâlde ûnder ekstreme waarmte en snelheid om krekte doeldeteksje te garandearjen. IR-finsters op basis fan saffier kombinearje hege termyske stabiliteit mei superieure IR-oerdracht, wêrtroch de presyzje fan begelieding signifikant ferbetteret. Yn 'e loftfeart beskermet saffier satellytoptyske systemen, wêrtroch dúdlike ôfbylding mooglik is yn rûge orbitale omstannichheden.
XKH'ssaffier optyske finsters
(2) De Nije Stifting foar Supergelieders en Mikroelektronika
Yn supergelieding tsjinnet saffier as in ûnmisber substraat foar supergeleidende tinne films, dy't gelieding mei nul wjerstân mooglik meitsje - wat in revolúsje teweegbringt yn krêftoerdracht, maglev-treinen en MRI-systemen. Heechprestaasjes supergeleidende films fereaskje substraten mei stabile roosterstrukturen, en de kompatibiliteit fan saffier mei materialen lykas magnesiumdiboride (MgB₂) makket de groei fan films mei ferbettere krityske stroomtichtens en kritysk magnetysk fjild mooglik. Bygelyks, stroomkabels mei saffier-stipe supergeleidende films ferbetterje de oerdrachteffisjinsje dramatysk troch enerzjyferlies te minimalisearjen.
Yn mikro-elektroanika meitsje saffiersubstraten mei spesifike kristallografyske oriïntaasjes - lykas R-flak (<1-102>) en A-flak (<11-20>) - maatwurk silisium epitaksiale lagen mooglik foar avansearre yntegreare circuits (IC's). R-flak saffier ferminderet kristaldefekten yn hege-snelheid IC's, wêrtroch't de operasjonele snelheid en stabiliteit ferbettere wurde, wylst de isolearjende eigenskippen en unifoarme permittiviteit fan A-flak saffier hybride mikro-elektroanika en hege-temperatuer supergelieder-yntegraasje optimalisearje. Dizze substraten ûnderlizze kearnchips yn hege-prestaasje kompjûter- en telekommunikaasje-ynfrastruktuer.
XKH'sINlN-op-NPSS-wafer
De takomst fan saffierkristal yn healgeleiders
Saffier hat al enoarme wearde oantoand yn healgeleiders, fan chipfabrikaasje oant loftfeart en supergeleiders. Mei de foarútgong fan 'e technology sil syn rol fierder útwreidzje. Yn keunstmjittige yntelliginsje sille saffier-stipe leech-enerzjy, hege prestaasjes chips AI-foarútgong yn sûnenssoarch, ferfier en finânsjes oandriuwe. Yn kwantumkompjûters posisjonearje de materiaaleigenskippen fan saffier it as in belofte kandidaat foar qubit-yntegraasje. Underwilens sille GaN-op-saffier-apparaten foldwaan oan 'e tanimmende fraach nei 5G/6G-kommunikaasjehardware. Yn 'e takomst sil saffier in hoekstien bliuwe fan ynnovaasje op it mêd fan healgeleiders, en de technologyske foarútgong fan 'e minskheid oandriuwe.
XKH's GaN-op-saffier epitaksiale wafer
XKH levert presyzje-ûntworpen saffier optyske finsters en GaN-op-saffier wafer oplossingen foar baanbrekkende tapassingen. Troch gebrûk te meitsjen fan eigen kristalgroei en nanoskaal poleartechnologyen, leverje wy ultraplatte saffier finsters mei útsûnderlike transmissie fan UV nei IR spektra, ideaal foar loftfeart, definsje en hege-krêft laser systemen.
Pleatsingstiid: 18 april 2025