අර්ධ සන්නායකවල "විශාල අනාගතයට" සහාය වන කුඩා නිල් මැණික්

එදිනෙදා ජීවිතයේදී, ස්මාර්ට් ෆෝන් සහ ස්මාර්ට් ඔරලෝසු වැනි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග අත්‍යවශ්‍ය සහකරුවන් බවට පත්ව ඇත. මෙම උපාංග වඩ වඩාත් සිහින් වෙමින් පවතින නමුත් වඩාත් බලවත් වෙමින් පවතී. ඒවායේ අඛණ්ඩ පරිණාමය සක්‍රීය කරන්නේ කුමක් දැයි ඔබ කවදා හෝ කල්පනා කර තිබේද? පිළිතුර අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යවල ඇති අතර, අද අපි ඒවා අතර වඩාත් කැපී පෙනෙන එකක් වන නිල් මැණික් ස්ඵටිකයක් කෙරෙහි අවධානය යොමු කරමු.

ප්‍රධාන වශයෙන් α-Al₂O₃ වලින් සමන්විත නිල් මැණික් ස්ඵටිකයක්, ඔක්සිජන් පරමාණු තුනකින් සහ සහසංයුජව බන්ධනය වූ ඇලුමිනියම් පරමාණු දෙකකින් සමන්විත වන අතර, ෂඩාස්‍රාකාර දැලිස් ව්‍යුහයක් සාදයි. පෙනුමෙන් එය මැණික් ශ්‍රේණියේ නිල් මැණික් වලට සමාන වුවද, කාර්මික නිල් මැණික් ස්ඵටික උසස් ක්‍රියාකාරිත්වය අවධාරණය කරයි. රසායනිකව නිෂ්ක්‍රීය, එය ජලයේ දිය නොවන අතර අම්ල සහ ක්ෂාර වලට ප්‍රතිරෝධී වන අතර, කටුක පරිසරවල ස්ථායිතාව පවත්වා ගන්නා "රසායනික පලිහක්" ලෙස ක්‍රියා කරයි. ඊට අමතරව, එය විශිෂ්ට දෘශ්‍ය විනිවිදභාවයක් ප්‍රදර්ශනය කරයි, කාර්යක්ෂම ආලෝක සම්ප්‍රේෂණයට ඉඩ සලසයි; ශක්තිමත් තාප සන්නායකතාවය, අධික උනුසුම් වීම වැළැක්වීම; සහ කැපී පෙනෙන විද්‍යුත් පරිවරණය, කාන්දු වීමකින් තොරව ස්ථාවර සංඥා සම්ප්‍රේෂණය සහතික කරයි. යාන්ත්‍රිකව, නිල් මැණික් 9 ක Mohs දෘඪතාවක් ඇති අතර, එය දියමන්ති වලට පමණක් දෙවැනි වන අතර, එය ඉහළ ඇඳීමට සහ ඛාදනයට ප්‍රතිරෝධී වේ - ඉල්ලුමක් ඇති යෙදුම් සඳහා වඩාත් සුදුසුය.

චිප් නිෂ්පාදනයේ රහස් අවිය

(1) අඩු බලැති චිප් සඳහා යතුරු ද්‍රව්‍ය

කුඩාකරණය සහ ඉහළ කාර්ය සාධනය කෙරෙහි ඉලෙක්ට්‍රොනික ප්‍රවණතාවය ඉහළ යත්ම, අඩු බලැති චිප්ස් තීරණාත්මක වී ඇත. සාම්ප්‍රදායික චිප්ස් නැනෝ පරිමාණ ඝණකමින් පරිවාරක පිරිහීමෙන් පීඩා විඳින අතර, එය ධාරා කාන්දු වීම, බලශක්ති පරිභෝජනය වැඩි වීම සහ අධික උනුසුම් වීමට හේතු වන අතර එමඟින් ස්ථාවරත්වය සහ ආයු කාලය අඩාල වේ.

චීන විද්‍යා ඇකඩමියේ ෂැංහයි ක්ෂුද්‍ර පද්ධති සහ තොරතුරු තාක්ෂණ ආයතනයේ (SIMIT) පර්යේෂකයින්, ලෝහ-අන්තර්ගත ඔක්සිකරණ තාක්ෂණය භාවිතයෙන් කෘතිම නිල් මැණික් පාර විද්‍යුත් වේෆර් නිපදවූ අතර, තනි-ස්ඵටික ඇලුමිනියම් තනි-ස්ඵටික ඇලුමිනා (නිල් මැණික්) බවට පරිවර්තනය කරයි. 1 nm ඝනකමකින්, මෙම ද්‍රව්‍යය අතිශය අඩු කාන්දු ධාරාවක් ප්‍රදර්ශනය කරයි, රාජ්‍ය ඝනත්වය අඩු කිරීමේදී සාම්ප්‍රදායික අස්ඵටික පාර විද්‍යුත් ද්‍රව්‍ය විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලකින් අභිබවා යන අතර 2D අර්ධ සන්නායක සමඟ අතුරු මුහුණතේ ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කරයි. මෙය 2D ද්‍රව්‍ය සමඟ ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් අඩු බලැති චිප් සක්‍රීය කරයි, ස්මාර්ට්ෆෝන් වල බැටරි ආයු කාලය සැලකිය යුතු ලෙස දීර්ඝ කරයි සහ AI සහ IoT යෙදුම්වල ස්ථායිතාව වැඩි දියුණු කරයි.

(2) ගැලියම් නයිට්‍රයිඩ් (GaN) සඳහා පරිපූර්ණ සහකරු

අර්ධ සන්නායක ක්ෂේත්‍රය තුළ, ගැලියම් නයිට්‍රයිඩ් (GaN) එහි අද්විතීය වාසි නිසා දිදුලන තාරකාවක් ලෙස මතු වී තිබේ. සිලිකන් වල 1.1 eV ට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස විශාල - 3.4 eV කලාප පරතරයක් සහිත පුළුල් කලාප පරතරයක් සහිත අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යයක් ලෙස - GaN ඉහළ උෂ්ණත්ව, අධි වෝල්ටීයතා සහ අධි-සංඛ්‍යාත යෙදුම්වල විශිෂ්ටයි. එහි ඉහළ ඉලෙක්ට්‍රෝන සංචලනය සහ තීරණාත්මක බිඳවැටීමේ ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය එය අධි-බල, අධි-උෂ්ණත්ව, අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි-දීප්ති ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග සඳහා කදිම ද්‍රව්‍යයක් බවට පත් කරයි. බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල, GaN මත පදනම් වූ උපාංග අඩු ශක්ති පරිභෝජනයක් සහිත ඉහළ සංඛ්‍යාතවල ක්‍රියාත්මක වන අතර, බල පරිවර්තනය සහ බලශක්ති කළමනාකරණයේ උසස් කාර්ය සාධනයක් ලබා දෙයි. මයික්‍රෝවේව් සන්නිවේදනයේදී, GaN 5G බල ඇම්ප්ලිෆයර් වැනි අධි-බල, අධි-සංඛ්‍යාත සංරචක සක්‍රීය කරයි, සංඥා සම්ප්‍රේෂණ ගුණාත්මකභාවය සහ ස්ථාවරත්වය වැඩි දියුණු කරයි.

GaN සඳහා "පරිපූර්ණ සහකරු" ලෙස නිල් මැණික් ස්ඵටිකය සැලකේ. එහි දැලිස් නොගැලපීම සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) ට වඩා GaN සමඟ ඉහළ මට්ටමක පැවතුනද, නිල් මැණික් උපස්ථර GaN එපිටැක්සි අතරතුර අඩු තාප නොගැලපීමක් පෙන්නුම් කරන අතර එය GaN වර්ධනය සඳහා ස්ථාවර පදනමක් සපයයි. මීට අමතරව, නිල් මැණික්වල විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවය සහ දෘශ්‍ය විනිවිදභාවය අධි බලැති GaN උපාංගවල කාර්යක්ෂම තාප විසර්ජනය පහසු කරයි, මෙහෙයුම් ස්ථායිතාව සහ ප්‍රශස්ත ආලෝක ප්‍රතිදාන කාර්යක්ෂමතාව සහතික කරයි. එහි උසස් විද්‍යුත් පරිවාරක ගුණාංග සංඥා බාධා කිරීම් සහ බල අලාභය තවදුරටත් අවම කරයි. නිල් මැණික් සහ GaN සංයෝජනය, ගෘහස්ථ LED බල්බවල සිට විශාල එළිමහන් තිර දක්වා ආලෝකකරණ සහ සංදර්ශක වෙළඳපොළවල ආධිපත්‍යය දරන GaN-පාදක LED ඇතුළු ඉහළ කාර්ය සාධන උපාංග මෙන්ම දෘශ්‍ය සන්නිවේදනය සහ නිරවද්‍ය ලේසර් සැකසුම් සඳහා භාවිතා කරන ලේසර් ඩයෝඩ සංවර්ධනය කිරීමට හේතු වී තිබේ.

XKH හි GaN-on-sapphire වේෆර්

අර්ධ සන්නායක යෙදුම්වල සීමාවන් පුළුල් කිරීම

(1) හමුදා සහ අභ්‍යවකාශ යෙදීම්වල "පලිහ"

හමුදා සහ අභ්‍යවකාශ යෙදීම්වල උපකරණ බොහෝ විට ක්‍රියාත්මක වන්නේ ආන්තික තත්වයන් යටතේ ය. අභ්‍යවකාශ යානය නිරපේක්ෂ ශුන්‍යයට ආසන්න උෂ්ණත්වයන්, දැඩි කොස්මික් විකිරණ සහ රික්ත පරිසරයක අභියෝග විඳදරා ගනී. මේ අතර, අධිවේගී පියාසැරිය අතරතුර වායුගතික උණුසුම, ඉහළ යාන්ත්‍රික බර සහ විද්‍යුත් චුම්භක මැදිහත්වීම් හේතුවෙන් හමුදා ගුවන් යානා 1,000°C ඉක්මවන මතුපිට උෂ්ණත්වයකට මුහුණ දෙයි.

නිල් මැණික් ස්ඵටිකයේ අද්විතීය ගුණාංග නිසා එය මෙම ක්ෂේත්‍රවල තීරණාත්මක සංරචක සඳහා කදිම ද්‍රව්‍යයක් බවට පත් වේ. එහි සුවිශේෂී ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය - ව්‍යුහාත්මක අඛණ්ඩතාව පවත්වා ගනිමින් 2,045°C දක්වා ඔරොත්තු දීම - තාප ආතතිය යටතේ විශ්වාසදායක කාර්ය සාධනය සහතික කරයි. එහි විකිරණ දෘඪතාව කොස්මික් සහ න්‍යෂ්ටික පරිසරවල ක්‍රියාකාරීත්වය ද ආරක්ෂා කරයි, සංවේදී ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ ඵලදායී ලෙස ආරක්ෂා කරයි. මෙම ගුණාංග ඉහළ උෂ්ණත්ව අධෝරක්ත (IR) කවුළු වල නිල් මැණික් බහුලව භාවිතා වීමට හේතු වී ඇත. මිසයිල මාර්ගෝපදේශ පද්ධතිවල, නිවැරදි ඉලක්ක හඳුනාගැනීම සහතික කිරීම සඳහා IR කවුළු අධික තාපය සහ ප්‍රවේගය යටතේ දෘශ්‍ය පැහැදිලිකම පවත්වා ගත යුතුය. නිල් මැණික් මත පදනම් වූ IR කවුළු උසස් IR සම්ප්‍රේෂණය සමඟ ඉහළ තාප ස්ථායිතාව ඒකාබද්ධ කරයි, මාර්ගෝපදේශ නිරවද්‍යතාවය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරයි. අභ්‍යවකාශයේදී, නිල් මැණික් චන්ද්‍රිකා දෘශ්‍ය පද්ධති ආරක්ෂා කරයි, දැඩි කක්ෂීය තත්වයන් තුළ පැහැදිලි රූපකරණය සක්‍රීය කරයි.

XKH'sනිල් මැණික් දෘශ්‍ය කවුළු

(2) සුපිරි සන්නායක සහ ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාව සඳහා නව පදනම

සුපිරි සන්නායකතාවයේ දී, නිල් මැණික් සුපිරි සන්නායක තුනී පටල සඳහා අත්‍යවශ්‍ය උපස්ථරයක් ලෙස සේවය කරයි, එමඟින් ශුන්‍ය-ප්‍රතිරෝධක සන්නායකතාවය - විප්ලවීය බල සම්ප්‍රේෂණය, මැග්ලෙව් දුම්රිය සහ MRI පද්ධති සක්‍රීය කරයි. ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත සුපිරි සන්නායක පටල සඳහා ස්ථායී දැලිස් ව්‍යුහයන් සහිත උපස්ථර අවශ්‍ය වන අතර, මැග්නීසියම් ඩයිබොරයිඩ් (MgB₂) වැනි ද්‍රව්‍ය සමඟ නිල් මැණික්වල ගැළපුම වැඩිදියුණු කළ තීරණාත්මක ධාරා ඝනත්වය සහ තීරණාත්මක චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් සහිත පටල වර්ධනයට ඉඩ සලසයි. උදාහරණයක් ලෙස, නිල් මැණික් ආධාරක සුපිරි සන්නායක පටල භාවිතා කරන බල කේබල් බලශක්ති අලාභය අවම කිරීමෙන් සම්ප්‍රේෂණ කාර්යක්ෂමතාව නාටකාකාර ලෙස වැඩි දියුණු කරයි.

ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාවේදී, R-තලය (<1-102>) සහ A-තලය (<11-20>) වැනි නිශ්චිත ස්ඵටික විද්‍යාත්මක දිශානතියක් සහිත නිල් මැණික් උපස්ථර - උසස් ඒකාබද්ධ පරිපථ (IC) සඳහා සකස් කරන ලද සිලිකන් එපිටැක්සියල් ස්ථර සක්‍රීය කරයි. R-තල නිල් මැණික් අධිවේගී IC වල ස්ඵටික දෝෂ අඩු කරයි, මෙහෙයුම් වේගය සහ ස්ථායිතාව වැඩි කරයි, A-තල නිල් මැණික් වල පරිවාරක ගුණාංග සහ ඒකාකාර අවසරය දෙමුහුන් ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාව සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක ඒකාබද්ධ කිරීම ප්‍රශස්ත කරයි. මෙම උපස්ථර ඉහළ කාර්ය සාධන පරිගණකකරණය සහ විදුලි සංදේශ යටිතල පහසුකම්වල මූලික චිප්ස් යටින් පවතී.

XKH හිගේඅlN-on-NPSS වේෆර්

අර්ධ සන්නායක ක්ෂේත්‍රයේ Sapphire Crystal හි අනාගතය

නිල් මැණික් දැනටමත් අර්ධ සන්නායක හරහා දැවැන්ත වටිනාකමක් පෙන්නුම් කර ඇත, චිප් නිෂ්පාදනයේ සිට අභ්‍යවකාශ සහ සුපිරි සන්නායක දක්වා. තාක්‍ෂණය දියුණු වන විට, එහි කාර්යභාරය තවදුරටත් පුළුල් වනු ඇත. කෘතිම බුද්ධිය තුළ, නිල් මැණික් සඳහා සහය දක්වන අඩු බලැති, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත චිප් සෞඛ්‍ය සේවා, ප්‍රවාහනය සහ මූල්‍ය ක්ෂේත්‍රයේ AI දියුණුවට හේතු වනු ඇත. ක්වොන්ටම් පරිගණනයේදී, නිල් මැණික් වල ද්‍රව්‍යමය ගුණාංග එය ක්විට් ඒකාබද්ධ කිරීම සඳහා පොරොන්දු වූ අපේක්ෂකයෙකු ලෙස ස්ථානගත කරයි. මේ අතර, GaN-on-sapphire උපාංග 5G/6G සන්නිවේදන දෘඩාංග සඳහා වැඩිවන ඉල්ලුම සපුරාලනු ඇත. ඉදිරියට යන විට, නිල් මැණික් අර්ධ සන්නායක නවෝත්පාදනයේ මූලික ගලක් ලෙස පවතිනු ඇත, මානව වර්ගයාගේ තාක්ෂණික ප්‍රගතියට බලය ලබා දෙනු ඇත.

XKH හි GaN-on-sapphire epitaxial vafer

XKH විසින් අති නවීන යෙදුම් සඳහා නිරවද්‍යතාවයෙන් නිර්මාණය කරන ලද නිල් මැණික් දෘශ්‍ය කවුළු සහ GaN-on-sapphire වේෆර් විසඳුම් ලබා දෙයි. හිමිකාර ස්ඵටික වර්ධනය සහ නැනෝ පරිමාණ ඔප දැමීමේ තාක්ෂණයන් උපයෝගී කරගනිමින්, අපි අභ්‍යවකාශ, ආරක්ෂක සහ අධි බලැති ලේසර් පද්ධති සඳහා කදිම, UV සිට IR වර්ණාවලි දක්වා සුවිශේෂී සම්ප්‍රේෂණයක් සහිත අතිශය පැතලි නිල් මැණික් කවුළු සපයන්නෙමු.