ننڍو نيلم، سيمي ڪنڊڪٽرز جي "وڏي مستقبل" جي حمايت ڪري ٿو

روزاني زندگيءَ ۾، اليڪٽرانڪ ڊوائيسز جهڙوڪ اسمارٽ فونز ۽ سمارٽ واچز لازمي ساٿي بڻجي ويا آهن. اهي ڊوائيسز تيزي سان پتلي پر وڌيڪ طاقتور ٿي رهيا آهن. ڇا توهان ڪڏهن سوچيو آهي ته انهن جي مسلسل ارتقا کي ڇا فعال بڻائي ٿو؟ جواب سيمي ڪنڊڪٽر مواد ۾ آهي، ۽ اڄ، اسان انهن مان هڪ تي ڌيان ڏيون ٿا - نيلم ڪرسٽل.

نيلم ڪرسٽل، بنيادي طور تي α-Al₂O₃ تي مشتمل آهي، ٽن آڪسيجن ايٽمن ۽ ٻن ايلومينيم ايٽمن تي مشتمل آهي جيڪي هم آهنگي سان ڳنڍيل آهن، هڪ هيڪساگونل لٽيس ڍانچي ٺاهيندا آهن. جڏهن ته اهو ظاهر ۾ گيم گريڊ نيلم وانگر آهي، صنعتي نيلم ڪرسٽل بهترين ڪارڪردگي تي زور ڏين ٿا. ڪيميائي طور تي غير فعال، اهو پاڻي ۾ حل نه ٿيندڙ ۽ تيزاب ۽ الڪليس جي مزاحمتي آهي، هڪ "ڪيميائي ڍال" جي طور تي ڪم ڪري ٿو جيڪو سخت ماحول ۾ استحڪام برقرار رکي ٿو. اضافي طور تي، اهو بهترين آپٽيڪل شفافيت ڏيکاري ٿو، موثر روشني ٽرانسميشن جي اجازت ڏئي ٿو؛ مضبوط حرارتي چالکائي، اوور هيٽنگ کي روڪڻ؛ ۽ شاندار برقي موصليت، ليڪيج کان سواءِ مستحڪم سگنل ٽرانسميشن کي يقيني بڻائي ٿو. ميڪانياتي طور تي، نيلم 9 جي Mohs سختي جو حامل آهي، جيڪو هيرن کان پوءِ ٻيو نمبر آهي، ان کي انتهائي لباس ۽ ڪٽاؤ جي مزاحمتي بڻائي ٿو - گهربل ايپليڪيشنن لاءِ مثالي.

چپ ٺاهڻ ۾ ڳجهو هٿيار

(1) گھٽ طاقت وارن چپس لاءِ اهم مواد

جيئن اليڪٽرانڪس جو رجحان ننڍي ڪرڻ ۽ اعليٰ ڪارڪردگيءَ ڏانهن وڌي رهيو آهي، گهٽ طاقت وارا چپس نازڪ بڻجي ويا آهن. روايتي چپس نانو اسڪيل ٿلهي تي موصليت جي خرابي جو شڪار ٿين ٿا، جنهن جي ڪري ڪرنٽ ليڪيج، بجلي جي استعمال ۾ اضافو، ۽ اوور هيٽنگ ٿئي ٿي، جيڪا استحڪام ۽ عمر کي متاثر ڪري ٿي.

شنگھائي انسٽيٽيوٽ آف مائڪرو سسٽم اينڊ انفارميشن ٽيڪنالاجي (SIMIT)، چائنيز اڪيڊمي آف سائنسز جي محققن، ڌاتو-انٽرڪليٽيڊ آڪسائيڊيشن ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي مصنوعي نيلم ڊائي اليڪٽرڪ ويفر تيار ڪيا، سنگل-ڪرسٽل ايلومينيم کي سنگل-ڪرسٽل ايلومينيم (نيلم) ۾ تبديل ڪيو. 1 nm ٿولهه تي، هي مواد الٽرا-لو ليڪيج ڪرنٽ ڏيکاري ٿو، رياست جي کثافت جي گھٽتائي ۾ روايتي بي شڪل ڊائي اليڪٽرڪ کي ٻن آرڊرن جي شدت سان بهتر بڻائي ٿو ۽ 2D سيمي ڪنڊڪٽرز سان انٽرفيس جي معيار کي بهتر بڻائي ٿو. 2D مواد سان ان کي ضم ڪرڻ گهٽ-پاور چپس کي فعال بڻائي ٿو، اسمارٽ فونز ۾ بيٽري جي زندگي کي خاص طور تي وڌائي ٿو ۽ AI ۽ IoT ايپليڪيشنن ۾ استحڪام کي وڌائي ٿو.

(2) گيليم نائٽرائڊ (GaN) لاءِ بهترين ساٿي

سيمي ڪنڊڪٽر فيلڊ ۾، گيليم نائٽرائڊ (GaN) پنهنجي منفرد فائدن جي ڪري هڪ چمڪندڙ تارو بڻجي اڀريو آهي. هڪ وسيع بينڊ گيپ سيمي ڪنڊڪٽر مواد جي طور تي 3.4 eV جي بينڊ گيپ سان - سلڪون جي 1.1 eV کان خاص طور تي وڏو - GaN اعليٰ درجه حرارت، اعليٰ وولٽيج، ۽ اعليٰ فريڪوئنسي ايپليڪيشنن ۾ شاندار آهي. ان جي اعليٰ اليڪٽران موبلٽي ۽ نازڪ بريڪ ڊائون فيلڊ طاقت ان کي اعليٰ طاقت، اعليٰ درجه حرارت، اعليٰ فريڪوئنسي، ۽ اعليٰ چمڪ اليڪٽرانڪ ڊوائيسز لاءِ هڪ مثالي مواد بڻائي ٿي. پاور اليڪٽرانڪس ۾، GaN تي ٻڌل ڊوائيسز گهٽ توانائي جي استعمال سان اعليٰ فريڪوئنسي تي ڪم ڪن ٿا، پاور ڪنورشن ۽ توانائي جي انتظام ۾ اعليٰ ڪارڪردگي پيش ڪن ٿا. مائڪرو ويڪرو ڪميونيڪيشن ۾، GaN اعليٰ طاقت، اعليٰ فريڪوئنسي حصن جهڙوڪ 5G پاور ايمپليفائر کي فعال بڻائي ٿو، سگنل ٽرانسميشن جي معيار ۽ استحڪام کي وڌائي ٿو.

نيلم ڪرسٽل کي GaN لاءِ "مڪمل پارٽنر" سمجهيو ويندو آهي. جيتوڻيڪ GaN سان ان جي لٽيس بي ميل سلڪون ڪاربائيڊ (SiC) کان وڌيڪ آهي، نيلم سبسٽريٽ GaN ايپيٽيڪسي دوران گهٽ حرارتي بي ميل ڏيکاري ٿو، GaN جي واڌ لاءِ هڪ مستحڪم بنياد فراهم ڪري ٿو. اضافي طور تي، نيلم جي بهترين حرارتي چالکائي ۽ آپٽيڪل شفافيت اعليٰ طاقت واري GaN ڊوائيسز ۾ موثر گرمي جي ضايع ڪرڻ کي آسان بڻائي ٿي، آپريشنل استحڪام ۽ بهترين روشني جي پيداوار جي ڪارڪردگي کي يقيني بڻائي ٿي. ان جي اعليٰ برقي موصليت جون خاصيتون سگنل مداخلت ۽ بجلي جي نقصان کي وڌيڪ گھٽ ڪن ٿيون. نيلم ۽ GaN جي ميلاپ اعليٰ ڪارڪردگي وارن ڊوائيسز جي ترقي جو سبب بڻيا آهن، جن ۾ GaN تي ٻڌل LEDs شامل آهن، جيڪي روشني ۽ ڊسپلي مارڪيٽن تي حاوي آهن - گهريلو LED بلب کان وٺي وڏين ٻاهرين اسڪرينن تائين - انهي سان گڏ ليزر ڊائيوڊ آپٽيڪل ڪميونيڪيشن ۽ درست ليزر پروسيسنگ ۾ استعمال ٿيندا آهن.

XKH جو GaN-on-Sapphire ويفر

سيمي ڪنڊڪٽر ايپليڪيشنن جي حدن کي وڌائڻ

(1) فوجي ۽ ايرو اسپيس ايپليڪيشنن ۾ "شيلڊ"

فوجي ۽ خلائي ايپليڪيشنن ۾ سامان اڪثر ڪري انتهائي حالتن ۾ ڪم ڪندو آهي. خلا ۾، خلائي جهاز تقريبن صفر جي ويجهو درجه حرارت، شديد ڪائناتي تابڪاري، ۽ ويڪيوم ماحول جي چئلينجن کي برداشت ڪن ٿا. ساڳئي وقت، فوجي جهاز تيز رفتار پرواز دوران ايروڊائنامڪ گرمائش جي ڪري، اعلي ميڪيڪل لوڊ ۽ برقي مقناطيسي مداخلت سان گڏ، 1,000 ° C کان وڌيڪ سطح جي گرمي پد کي منهن ڏين ٿا.

نيلم ڪرسٽل جون منفرد خاصيتون ان کي انهن شعبن ۾ نازڪ حصن لاءِ هڪ مثالي مواد بڻائين ٿيون. ان جي غير معمولي اعليٰ درجه حرارت جي مزاحمت - 2,045 ° C تائين برداشت ڪندي جڏهن ته ساخت جي سالميت کي برقرار رکندي - حرارتي دٻاءُ هيٺ قابل اعتماد ڪارڪردگي کي يقيني بڻائي ٿي. ان جي تابڪاري سختي ڪائناتي ۽ ايٽمي ماحول ۾ ڪارڪردگي کي پڻ محفوظ رکي ٿي، مؤثر طريقي سان حساس اليڪٽرانڪس کي بچائيندي. انهن خاصيتن جي ڪري نيلم جي وڏي پيماني تي استعمال تيز گرمي پد جي انفراريڊ (IR) ونڊوز ۾ ٿي آهي. ميزائل گائيڊنس سسٽم ۾، IR ونڊوز کي انتهائي گرمي ۽ رفتار هيٺ آپٽيڪل وضاحت برقرار رکڻ گهرجي ته جيئن صحيح ٽارگيٽ جي ڳولا کي يقيني بڻائي سگهجي. نيلم تي ٻڌل IR ونڊوز اعليٰ حرارتي استحڪام کي اعليٰ IR ٽرانسميشن سان گڏ ڪن ٿا، خاص طور تي هدايت جي درستگي کي بهتر بڻائي ٿو. ايرو اسپيس ۾، نيلم سيٽلائيٽ آپٽيڪل سسٽم جي حفاظت ڪري ٿو، سخت مداري حالتن ۾ صاف تصويرن کي فعال بڻائي ٿو.

ايڪس ڪي ايڇ جينيلم آپٽيڪل ونڊوز

(2) سپر ڪنڊڪٽرز ۽ مائڪرو اليڪٽرانڪس لاءِ نئون بنياد

سپر ڪنڊڪٽيوٽي ۾، نيلم ٿلهي فلمن کي سپر ڪنڊڪٽ ڪرڻ لاءِ هڪ لازمي سبسٽريٽ طور ڪم ڪري ٿو، جيڪي صفر مزاحمتي ڪنڊڪشن کي فعال ڪن ٿيون - انقلابي پاور ٽرانسميشن، ميگليو ٽرينون، ۽ ايم آر آءِ سسٽم. اعليٰ ڪارڪردگي واري سپر ڪنڊڪٽنگ فلمن کي مستحڪم ليٽيس ڍانچي سان سبسٽريٽ جي ضرورت هوندي آهي، ۽ نيلم جي ميگنيشيم ڊائبورائيڊ (MgB₂) جهڙن مواد سان مطابقت وڌائيل نازڪ موجوده کثافت ۽ نازڪ مقناطيسي ميدان سان فلمن جي واڌ جي اجازت ڏئي ٿي. مثال طور، نيلم جي مدد سان سپر ڪنڊڪٽنگ فلمون استعمال ڪندي پاور ڪيبل ڊرامائي طور تي توانائي جي نقصان کي گھٽ ڪندي ٽرانسميشن ڪارڪردگي کي بهتر بڻائين ٿا.

مائڪرو اليڪٽرانڪس ۾، نيلم سبسٽريٽ مخصوص ڪرسٽلوگرافڪ اورينٽيشن سان - جهڙوڪ آر-پلين (<1-102>) ۽ اي-پلين (<11-20>) - ترقي يافته انٽيگريٽيڊ سرڪٽس (ICs) لاءِ ٺهيل سلڪون ايپيٽيڪسيل پرتن کي فعال ڪن ٿا. آر-پلين نيلم تيز رفتار آئي سيز ۾ ڪرسٽل جي خرابين کي گھٽائي ٿو، آپريشنل رفتار ۽ استحڪام کي وڌائي ٿو، جڏهن ته اي-پلين نيلم جي موصلي خاصيتون ۽ يونيفارم پرمٽيٽيوٽي هائبرڊ مائڪرو اليڪٽرانڪس ۽ اعليٰ درجه حرارت سپر ڪنڊڪٽر انٽيگريشن کي بهتر بڻائي ٿي. اهي سبسٽريٽ اعليٰ ڪارڪردگي واري ڪمپيوٽنگ ۽ ٽيليڪميونيڪيشن انفراسٽرڪچر ۾ ڪور چپس کي مضبوط ڪن ٿا.

ايڪس ڪي ايڇجيالفاين پي ايس ايس تي ايل اين ويفر

سيمي ڪنڊڪٽرز ۾ نيلم ڪرسٽل جو مستقبل

سيفائر اڳ ۾ ئي سيمڪنڊڪٽرز ۾ وڏي قدر جو مظاهرو ڪري چڪو آهي، چپ جي ٺهڻ کان وٺي ايرو اسپيس ۽ سپر ڪنڊڪٽرز تائين. جيئن ٽيڪنالاجي ترقي ڪندي، ان جو ڪردار وڌيڪ وڌندو. مصنوعي ذهانت ۾، سيفائر جي مدد سان گهٽ طاقت، اعليٰ ڪارڪردگي وارا چپس صحت جي سار سنڀال، ٽرانسپورٽ ۽ فنانس ۾ AI ترقي کي هلائيندا. ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾، سيفائر جي مادي ملڪيت ان کي ڪوبٽ انٽيگريشن لاءِ هڪ اميد افزا اميدوار جي حيثيت ڏئي ٿي. ان دوران، GaN-on-سيفائر ڊوائيسز 5G/6G ڪميونيڪيشن هارڊويئر جي وڌندڙ مطالبن کي پورو ڪندا. اڳتي وڌندي، سيفائر سيمڪنڊڪٽر جدت جو بنياد رهندو، انسانيت جي ٽيڪنالاجي ترقي کي طاقت ڏيندو.

XKH جو GaN-on-Sapphire epitaxial wafer

XKH جديد ايپليڪيشنن لاءِ درستگي سان انجنيئر ٿيل نيلم آپٽيڪل ونڊوز ۽ GaN-on-نيلم ويفر حل فراهم ڪري ٿو. ملڪيتي ڪرسٽل واڌ ۽ نانو اسڪيل پالشنگ ٽيڪنالاجي کي استعمال ڪندي، اسان UV کان IR اسپيڪٽرا تائين غير معمولي ٽرانسميشن سان الٽرا فليٽ نيلم ونڊوز فراهم ڪندا آهيون، ايرو اسپيس، دفاع، ۽ هاءِ پاور ليزر سسٽم لاءِ مثالي.