अर्धचालकहरूको "ठूलो भविष्य" लाई समर्थन गर्ने सानो नीलमणि

दैनिक जीवनमा, स्मार्टफोन र स्मार्टवाच जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू अपरिहार्य साथी बनेका छन्। यी उपकरणहरू झन् झन् पातलो हुँदै गइरहेका छन् तर अझ शक्तिशाली हुँदै गइरहेका छन्। के तपाईंले कहिल्यै सोच्नुभएको छ कि तिनीहरूको निरन्तर विकासलाई के ले सक्षम बनाउँछ? उत्तर अर्धचालक सामग्रीहरूमा निहित छ, र आज, हामी तिनीहरूमध्ये सबैभन्दा उत्कृष्ट मध्ये एकमा ध्यान केन्द्रित गर्छौं - नीलम क्रिस्टल।

नीलमणि क्रिस्टल, मुख्यतया α-Al₂O₃ बाट बनेको, तीन अक्सिजन परमाणुहरू र दुई एल्युमिनियम परमाणुहरू मिलेर बनेको हुन्छ, जसले सहसंयोजक रूपमा बाँधिएको हुन्छ, जसले हेक्सागोनल जाली संरचना बनाउँछ। यो देखिने रूपमा रत्न-ग्रेड नीलमणि जस्तो देखिन्छ, औद्योगिक नीलमणि क्रिस्टलहरूले उत्कृष्ट प्रदर्शनलाई जोड दिन्छ। रासायनिक रूपमा निष्क्रिय, यो पानीमा अघुलनशील र एसिड र क्षार प्रतिरोधी छ, कठोर वातावरणमा स्थिरता कायम राख्ने "रासायनिक ढाल" को रूपमा काम गर्दछ। थप रूपमा, यसले उत्कृष्ट अप्टिकल पारदर्शिता प्रदर्शन गर्दछ, कुशल प्रकाश प्रसारणलाई अनुमति दिन्छ; बलियो थर्मल चालकता, अत्यधिक ताप रोक्न; र उत्कृष्ट विद्युतीय इन्सुलेशन, चुहावट बिना स्थिर सिग्नल प्रसारण सुनिश्चित गर्दै। यान्त्रिक रूपमा, नीलमणिले 9 को Mohs कठोरता गर्व गर्दछ, हीरा पछि दोस्रो, यसलाई अत्यधिक पहिरन र क्षरण-प्रतिरोधी बनाउँछ - माग गर्ने अनुप्रयोगहरूको लागि आदर्श।

चिप निर्माणमा गोप्य हतियार

(१) कम-शक्ति चिप्सको लागि प्रमुख सामग्री

इलेक्ट्रोनिक्सको लघुकरण र उच्च प्रदर्शनतर्फको प्रवृत्ति बढ्दै जाँदा, कम-शक्तियुक्त चिपहरू महत्वपूर्ण बनेका छन्। परम्परागत चिपहरू न्यानोस्केल मोटाईमा इन्सुलेशन डिग्रेडेसनबाट ग्रस्त हुन्छन्, जसले गर्दा वर्तमान चुहावट, बिजुली खपत बढ्छ, र अत्यधिक तातो हुन्छ, जसले स्थिरता र आयुमा सम्झौता गर्दछ।

चिनियाँ विज्ञान प्रतिष्ठान, सांघाई इन्स्टिच्युट अफ माइक्रोसिस्टम एण्ड इन्फर्मेसन टेक्नोलोजी (SIMIT) का अनुसन्धानकर्ताहरूले धातु-इन्टरकलेटेड अक्सिडेशन प्रविधि प्रयोग गरेर कृत्रिम नीलमणि डाइलेक्ट्रिक वेफरहरू विकास गरे, जसले एकल-क्रिस्टल एल्युमिनियमलाई एकल-क्रिस्टल एल्युमिना (नीलमणि) मा रूपान्तरण गर्‍यो। १ एनएम मोटाईमा, यो सामग्रीले अल्ट्रा-लो लिकेज करेन्ट प्रदर्शन गर्दछ, राज्य घनत्व घटाउने परिमाणको दुई अर्डरले परम्परागत अनाकार डाइलेक्ट्रिकहरूलाई उछिन्छ र २D अर्धचालकहरूसँग इन्टरफेस गुणस्तर सुधार गर्दछ। यसलाई २D सामग्रीहरूसँग एकीकृत गर्नाले कम-शक्ति चिपहरूलाई सक्षम बनाउँछ, स्मार्टफोनहरूमा ब्याट्री जीवनलाई उल्लेखनीय रूपमा विस्तार गर्दछ र एआई र IoT अनुप्रयोगहरूमा स्थिरता बढाउँछ।

(२) ग्यालियम नाइट्राइड (GaN) को लागि उत्तम साझेदार

अर्धचालक क्षेत्रमा, ग्यालियम नाइट्राइड (GaN) यसको अद्वितीय फाइदाहरूको कारण चम्किलो ताराको रूपमा देखा परेको छ। ३.४ eV को ब्यान्डग्याप भएको चौडा-ब्यान्डग्याप अर्धचालक सामग्रीको रूपमा—सिलिकनको १.१ eV भन्दा उल्लेखनीय रूपमा ठूलो—GaN उच्च-तापमान, उच्च-भोल्टेज, र उच्च-फ्रिक्वेन्सी अनुप्रयोगहरूमा उत्कृष्ट छ। यसको उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता र महत्वपूर्ण ब्रेकडाउन क्षेत्र शक्तिले यसलाई उच्च-शक्ति, उच्च-तापमान, उच्च-फ्रिक्वेन्सी, र उच्च-चमकदार इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि एक आदर्श सामग्री बनाउँछ। पावर इलेक्ट्रोनिक्समा, GaN-आधारित उपकरणहरू कम ऊर्जा खपतको साथ उच्च आवृत्तिहरूमा सञ्चालन हुन्छन्, जसले पावर रूपान्तरण र ऊर्जा व्यवस्थापनमा उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान गर्दछ। माइक्रोवेभ सञ्चारमा, GaN ले उच्च-शक्ति, उच्च-फ्रिक्वेन्सी कम्पोनेन्टहरू जस्तै 5G पावर एम्पलीफायरहरू सक्षम बनाउँछ, सिग्नल प्रसारण गुणस्तर र स्थिरता बढाउँछ।

नीलमणि क्रिस्टललाई GaN को लागि "उत्तम साझेदार" मानिन्छ। यद्यपि यसको GaN सँगको जाली बेमेल सिलिकन कार्बाइड (SiC) भन्दा बढी छ, नीलमणि सब्सट्रेटहरूले GaN एपिटाक्सीको समयमा कम थर्मल बेमेल प्रदर्शन गर्दछ, जसले GaN वृद्धिको लागि स्थिर आधार प्रदान गर्दछ। थप रूपमा, नीलमणिको उत्कृष्ट थर्मल चालकता र अप्टिकल पारदर्शिताले उच्च-शक्ति GaN उपकरणहरूमा कुशल ताप अपव्ययलाई सहज बनाउँछ, जसले परिचालन स्थिरता र इष्टतम प्रकाश आउटपुट दक्षता सुनिश्चित गर्दछ। यसको उत्कृष्ट विद्युतीय इन्सुलेशन गुणहरूले सिग्नल हस्तक्षेप र पावर हानिलाई अझ कम गर्दछ। नीलमणि र GaN को संयोजनले GaN-आधारित LED हरू सहित उच्च-प्रदर्शन उपकरणहरूको विकासको नेतृत्व गरेको छ, जसले प्रकाश र प्रदर्शन बजारहरूमा प्रभुत्व जमाउँछ - घरेलु LED बल्बहरूदेखि ठूला बाहिरी स्क्रिनहरू - साथै अप्टिकल सञ्चार र सटीक लेजर प्रशोधनमा प्रयोग हुने लेजर डायोडहरू।

XKH को GaN-on-sapphire वेफर

अर्धचालक अनुप्रयोगहरूको सीमा विस्तार गर्दै

(१) सैन्य र एयरोस्पेस अनुप्रयोगहरूमा "ढाल"

सैन्य र एयरोस्पेस अनुप्रयोगहरूमा उपकरणहरू प्रायः चरम परिस्थितिहरूमा सञ्चालन हुन्छन्। अन्तरिक्षमा, अन्तरिक्षयानहरूले लगभग निरपेक्ष-शून्य तापक्रम, तीव्र ब्रह्माण्डीय विकिरण, र भ्याकुम वातावरणका चुनौतीहरू सहन्छन्। यसैबीच, सैन्य विमानहरूले उच्च-गति उडानको समयमा वायुगतिकीय तापक्रम, उच्च मेकानिकल भार र विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेपको कारणले गर्दा सतहको तापक्रम १,००० डिग्री सेल्सियस भन्दा बढीको सामना गर्छन्।

नीलमणि क्रिस्टलको अद्वितीय गुणहरूले यसलाई यी क्षेत्रहरूमा महत्वपूर्ण घटकहरूको लागि एक आदर्श सामग्री बनाउँछ। यसको असाधारण उच्च-तापमान प्रतिरोध - संरचनात्मक अखण्डता कायम राख्दै २,०४५ डिग्री सेल्सियससम्मको सामना गर्न - थर्मल तनावमा भरपर्दो प्रदर्शन सुनिश्चित गर्दछ। यसको विकिरण कठोरताले ब्रह्माण्ड र आणविक वातावरणमा कार्यक्षमतालाई पनि सुरक्षित राख्छ, प्रभावकारी रूपमा संवेदनशील इलेक्ट्रोनिक्सलाई बचाउँछ। यी विशेषताहरूले उच्च-तापमान इन्फ्रारेड (IR) विन्डोजहरूमा नीलमणिको व्यापक प्रयोगको नेतृत्व गरेको छ। मिसाइल मार्गदर्शन प्रणालीहरूमा, IR विन्डोजहरूले सही लक्ष्य पत्ता लगाउन सुनिश्चित गर्न अत्यधिक ताप र वेगमा अप्टिकल स्पष्टता कायम राख्नुपर्छ। नीलमणि-आधारित IR विन्डोजहरूले उच्च थर्मल स्थिरतालाई उत्कृष्ट IR ट्रान्समिटेन्ससँग संयोजन गर्दछ, मार्गदर्शन परिशुद्धतामा उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्दछ। एयरोस्पेसमा, नीलमणिले उपग्रह अप्टिकल प्रणालीहरूलाई सुरक्षित गर्दछ, कठोर कक्षीय अवस्थाहरूमा स्पष्ट इमेजिङ सक्षम पार्छ।

XKH कोनीलमणि अप्टिकल विन्डोजहरू

(२) सुपरकन्डक्टर र माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्सको लागि नयाँ जग

सुपरकन्डक्टिभिटीमा, नीलमणि पातलो फिल्महरूको सुपरकन्डक्टिङ्गको लागि अपरिहार्य सब्सट्रेटको रूपमा काम गर्दछ, जसले शून्य-प्रतिरोध चालकता सक्षम गर्दछ - क्रान्तिकारी पावर ट्रान्समिशन, म्याग्लेभ ट्रेनहरू, र MRI प्रणालीहरू। उच्च-प्रदर्शन सुपरकन्डक्टिङ्ग फिल्महरूलाई स्थिर जाली संरचनाहरू भएका सब्सट्रेटहरू चाहिन्छ, र म्याग्नेसियम डाइबोराइड (MgB₂) जस्ता सामग्रीहरूसँग नीलमणिको अनुकूलताले बढेको क्रिटिकल करेन्ट घनत्व र क्रिटिकल चुम्बकीय क्षेत्र भएका फिल्महरूको वृद्धिलाई अनुमति दिन्छ। उदाहरणका लागि, नीलमणि-समर्थित सुपरकन्डक्टिङ्ग फिल्महरू प्रयोग गर्ने पावर केबलहरूले ऊर्जा हानि कम गरेर प्रसारण दक्षतामा नाटकीय रूपमा सुधार गर्दछ।

माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्समा, विशिष्ट क्रिस्टलोग्राफिक अभिमुखीकरण भएका नीलमणि सब्सट्रेटहरू - जस्तै R-प्लेन (<1-102>) र A-प्लेन (<11-20>) - ले उन्नत एकीकृत सर्किटहरू (ICs) को लागि अनुकूलित सिलिकन एपिटेक्सियल तहहरू सक्षम गर्दछ। R-प्लेन नीलमणिले उच्च-गति ICs मा क्रिस्टल दोषहरू कम गर्दछ, सञ्चालन गति र स्थिरता बढाउँछ, जबकि A-प्लेन नीलमणिको इन्सुलेट गुणहरू र एकरूप अनुमतिले हाइब्रिड माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स र उच्च-तापमान सुपरकन्डक्टर एकीकरणलाई अनुकूलन गर्दछ। यी सब्सट्रेटहरूले उच्च-प्रदर्शन कम्प्युटिङ र दूरसञ्चार पूर्वाधारमा कोर चिपहरूलाई आधार बनाउँछन्।

XKHLanguageकोअNPSS मा lN वेफर

अर्धचालकहरूमा नीलमणि क्रिस्टलको भविष्य

नीलमणिले चिप निर्माणदेखि एयरोस्पेस र सुपरकन्डक्टरहरूसम्म, अर्धचालकहरूमा पहिले नै विशाल मूल्य प्रदर्शन गरिसकेको छ। प्रविधिको प्रगतिसँगै, यसको भूमिका अझ विस्तार हुँदै जानेछ। कृत्रिम बुद्धिमत्तामा, नीलमणि-समर्थित कम-शक्ति, उच्च-प्रदर्शन चिपहरूले स्वास्थ्य सेवा, यातायात र वित्तमा एआई प्रगतिलाई अगाडि बढाउनेछन्। क्वान्टम कम्प्युटिङमा, नीलमणिको भौतिक गुणहरूले यसलाई क्विट एकीकरणको लागि एक आशाजनक उम्मेदवारको रूपमा राख्छ। यसैबीच, GaN-on-नीलमणि उपकरणहरूले 5G/6G सञ्चार हार्डवेयरको बढ्दो मागहरू पूरा गर्नेछन्। अगाडि बढ्दै, नीलमणि अर्धचालक नवप्रवर्तनको आधारशिला रहनेछ, जसले मानवताको प्राविधिक प्रगतिलाई शक्ति प्रदान गर्नेछ।

XKH को GaN-on-sapphire एपिटेक्सियल वेफर

XKH ले अत्याधुनिक अनुप्रयोगहरूको लागि सटीक-इन्जिनियर गरिएको नीलमणि अप्टिकल विन्डोज र GaN-on-नीलमणि वेफर समाधानहरू प्रदान गर्दछ। स्वामित्व क्रिस्टल वृद्धि र न्यानोस्केल पालिसिङ प्रविधिहरूको लाभ उठाउँदै, हामी UV देखि IR स्पेक्ट्रामा असाधारण प्रसारणको साथ अल्ट्रा-फ्ल्याट नीलमणि विन्डोजहरू प्रदान गर्दछौं, जुन एयरोस्पेस, रक्षा, र उच्च-शक्ति लेजर प्रणालीहरूको लागि आदर्श हो।