Ym mywyd beunyddiol, mae dyfeisiau electronig fel ffonau clyfar ac oriorau clyfar wedi dod yn gymdeithion anhepgor. Mae'r dyfeisiau hyn yn mynd yn fwyfwy main ond eto'n fwy pwerus. Ydych chi erioed wedi meddwl tybed beth sy'n galluogi eu hesblygiad parhaus? Mae'r ateb i'w gael mewn deunyddiau lled-ddargludyddion, a heddiw, rydym yn canolbwyntio ar un o'r rhai mwyaf rhagorol yn eu plith - grisial saffir.
Mae crisial saffir, sy'n cynnwys yn bennaf α-Al₂O₃, yn cynnwys tri atom ocsigen a dau atom alwminiwm wedi'u bondio'n gofalent, gan ffurfio strwythur delltog hecsagonol. Er ei fod yn debyg i saffir gradd gem o ran ymddangosiad, mae crisialau saffir diwydiannol yn pwysleisio perfformiad uwch. Yn anadweithiol yn gemegol, mae'n anhydawdd mewn dŵr ac yn gwrthsefyll asidau ac alcalïau, gan weithredu fel "darian gemegol" sy'n cynnal sefydlogrwydd mewn amgylcheddau llym. Yn ogystal, mae'n arddangos tryloywder optegol rhagorol, gan ganiatáu trosglwyddo golau effeithlon; dargludedd thermol cryf, gan atal gorboethi; ac inswleiddio trydanol rhagorol, gan sicrhau trosglwyddo signal sefydlog heb ollyngiadau. Yn fecanyddol, mae gan saffir galedwch Mohs o 9, yr ail yn unig i ddiamwnt, gan ei wneud yn gallu gwrthsefyll traul ac erydiad yn fawr - yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau heriol.
Yr Arf Cyfrinachol mewn Gweithgynhyrchu Sglodion
(1) Deunydd Allweddol ar gyfer Sglodion Pŵer Isel
Wrth i electroneg dueddu tuag at fachu a pherfformiad uchel, mae sglodion pŵer isel wedi dod yn hanfodol. Mae sglodion traddodiadol yn dioddef o ddirywiad inswleiddio ar drwch nanosgâl, gan arwain at ollyngiadau cerrynt, mwy o ddefnydd pŵer, a gorboethi, sy'n peryglu sefydlogrwydd a hyd oes.
Datblygodd ymchwilwyr yn Sefydliad Microsystemau a Thechnoleg Gwybodaeth Shanghai (SIMIT), Academi Gwyddorau Tsieina, wafferi dielectrig saffir artiffisial gan ddefnyddio technoleg ocsideiddio wedi'i fewnosod â metel, gan drosi alwminiwm un grisial yn alwmina un grisial (saffir). Ar drwch o 1 nm, mae'r deunydd hwn yn arddangos cerrynt gollyngiad isel iawn, gan berfformio'n well na dielectrigau amorffaidd confensiynol o ddau orchymyn maint o ran lleihau dwysedd cyflwr a gwella ansawdd rhyngwyneb gyda lled-ddargludyddion 2D. Mae integreiddio hyn â deunyddiau 2D yn galluogi sglodion pŵer isel, gan ymestyn oes batri yn sylweddol mewn ffonau clyfar a gwella sefydlogrwydd mewn cymwysiadau AI ac IoT.
(2) Y Partner Perffaith ar gyfer Galliwm Nitrid (GaN)
Ym maes lled-ddargludyddion, mae gallium nitrid (GaN) wedi dod i'r amlwg fel seren ddisglair oherwydd ei fanteision unigryw. Fel deunydd lled-ddargludyddion band-eang gyda band-gap o 3.4 eV—sydd yn sylweddol fwy nag 1.1 eV silicon—mae GaN yn rhagori mewn cymwysiadau tymheredd uchel, foltedd uchel ac amledd uchel. Mae ei symudedd electronau uchel a'i gryfder maes chwalfa critigol yn ei wneud yn ddeunydd delfrydol ar gyfer dyfeisiau electronig pŵer uchel, tymheredd uchel, amledd uchel a disgleirdeb uchel. Mewn electroneg pŵer, mae dyfeisiau sy'n seiliedig ar GaN yn gweithredu ar amleddau uwch gyda defnydd ynni is, gan gynnig perfformiad uwch mewn trosi pŵer a rheoli ynni. Mewn cyfathrebu microdon, mae GaN yn galluogi cydrannau pŵer uchel ac amledd uchel fel mwyhaduron pŵer 5G, gan wella ansawdd a sefydlogrwydd trosglwyddo signal.
Ystyrir grisial saffir yn "bartner perffaith" ar gyfer GaN. Er bod ei anghydweddiad dellt gyda GaN yn uwch na chyfeiriad silicon carbid (SiC), mae swbstradau saffir yn arddangos anghydweddiad thermol is yn ystod epitacsi GaN, gan ddarparu sylfaen sefydlog ar gyfer twf GaN. Yn ogystal, mae dargludedd thermol rhagorol a thryloywder optegol saffir yn hwyluso gwasgariad gwres effeithlon mewn dyfeisiau GaN pŵer uchel, gan sicrhau sefydlogrwydd gweithredol ac effeithlonrwydd allbwn golau gorau posibl. Mae ei briodweddau inswleiddio trydanol uwchraddol yn lleihau ymyrraeth signal a cholli pŵer ymhellach. Mae'r cyfuniad o saffir a GaN wedi arwain at ddatblygu dyfeisiau perfformiad uchel, gan gynnwys LEDs sy'n seiliedig ar GaN, sy'n dominyddu'r marchnadoedd goleuo ac arddangos - o fylbiau LED cartref i sgriniau awyr agored mawr - yn ogystal â deuodau laser a ddefnyddir mewn cyfathrebu optegol a phrosesu laser manwl gywir.
Wafer GaN-ar-saffir XKH
Ehangu Ffiniau Cymwysiadau Lled-ddargludyddion
(1) Y “Darian” mewn Cymwysiadau Milwrol ac Awyrofod
Mae offer mewn cymwysiadau milwrol ac awyrofod yn aml yn gweithredu o dan amodau eithafol. Yn y gofod, mae llongau gofod yn goddef tymereddau bron yn sero absoliwt, ymbelydredd cosmig dwys, a heriau amgylchedd gwactod. Yn y cyfamser, mae awyrennau milwrol yn wynebu tymereddau arwyneb sy'n uwch na 1,000°C oherwydd gwresogi aerodynamig yn ystod hediadau cyflym, ynghyd â llwythi mecanyddol uchel ac ymyrraeth electromagnetig.
Mae priodweddau unigryw grisial saffir yn ei wneud yn ddeunydd delfrydol ar gyfer cydrannau hanfodol yn y meysydd hyn. Mae ei wrthwynebiad tymheredd uchel eithriadol—gan wrthsefyll hyd at 2,045°C wrth gynnal cyfanrwydd strwythurol—yn sicrhau perfformiad dibynadwy o dan straen thermol. Mae ei galedwch ymbelydredd hefyd yn cadw ymarferoldeb mewn amgylcheddau cosmig a niwclear, gan amddiffyn electroneg sensitif yn effeithiol. Mae'r priodoleddau hyn wedi arwain at ddefnydd eang saffir mewn ffenestri is-goch (IR) tymheredd uchel. Mewn systemau canllaw taflegrau, rhaid i ffenestri IR gynnal eglurder optegol o dan wres a chyflymder eithafol i sicrhau canfod targedau cywir. Mae ffenestri IR sy'n seiliedig ar saffir yn cyfuno sefydlogrwydd thermol uchel â throsglwyddiad IR uwchraddol, gan wella cywirdeb canllaw yn sylweddol. Mewn awyrofod, mae saffir yn amddiffyn systemau optegol lloeren, gan alluogi delweddu clir mewn amodau orbitol llym.
XKH'sffenestri optegol saffir
(2) Y Sefydliad Newydd ar gyfer Uwchddargludyddion a Microelectroneg
Mewn uwchddargludedd, mae saffir yn gwasanaethu fel swbstrad anhepgor ar gyfer ffilmiau tenau uwchddargludol, sy'n galluogi dargludiad gwrthiant sero—gan chwyldroi trosglwyddo pŵer, trenau maglev, a systemau MRI. Mae ffilmiau uwchddargludol perfformiad uchel angen swbstradau â strwythurau dellt sefydlog, ac mae cydnawsedd saffir â deunyddiau fel magnesiwm diborid (MgB₂) yn caniatáu twf ffilmiau gyda dwysedd cerrynt critigol gwell a maes magnetig critigol. Er enghraifft, mae ceblau pŵer sy'n defnyddio ffilmiau uwchddargludol â chefnogaeth saffir yn gwella effeithlonrwydd trosglwyddo yn sylweddol trwy leihau colli ynni.
Mewn microelectroneg, mae swbstradau saffir â chyfeiriadau crisialograffig penodol—megis plân-R (<1-102>) ac plân-A (<11-20>)—yn galluogi haenau epitacsial silicon wedi'u teilwra ar gyfer cylchedau integredig (ICs) uwch. Mae saffir plân-R yn lleihau diffygion crisial mewn ICs cyflymder uchel, gan hybu cyflymder gweithredol a sefydlogrwydd, tra bod priodweddau inswleiddio a thrydanedd unffurf saffir plân-A yn optimeiddio microelectroneg hybrid ac integreiddio uwchddargludyddion tymheredd uchel. Mae'r swbstradau hyn yn sail i sglodion craidd mewn seilwaith cyfrifiadura perfformiad uchel a thelathrebu.
XKH'sAWafer lN-ar-NPSS
Dyfodol Grisial Saffir mewn Lled-ddargludyddion
Mae Saffir eisoes wedi dangos gwerth aruthrol ar draws lled-ddargludyddion, o gynhyrchu sglodion i awyrofod ac uwchddargludyddion. Wrth i dechnoleg ddatblygu, bydd ei rôl yn ehangu ymhellach. Mewn deallusrwydd artiffisial, bydd sglodion pŵer isel, perfformiad uchel a gefnogir gan saffir yn sbarduno datblygiadau AI mewn gofal iechyd, trafnidiaeth a chyllid. Mewn cyfrifiadura cwantwm, mae priodweddau deunydd saffir yn ei osod fel ymgeisydd addawol ar gyfer integreiddio cwbit. Yn y cyfamser, bydd dyfeisiau GaN-ar-saffir yn bodloni'r galw cynyddol am galedwedd cyfathrebu 5G/6G. Wrth symud ymlaen, bydd saffir yn parhau i fod yn gonglfaen arloesedd lled-ddargludyddion, gan bweru cynnydd technolegol dynoliaeth.
Wafer epitacsial GaN-ar-saffir XKH
Mae XKH yn darparu ffenestri optegol saffir wedi'u peiriannu'n fanwl gywir ac atebion waffer GaN-ar-saffir ar gyfer cymwysiadau arloesol. Gan fanteisio ar dechnolegau twf crisial perchnogol a sgleinio nanosgâl, rydym yn darparu ffenestri saffir hynod wastad gyda throsglwyddiad eithriadol o sbectrwm UV i IR, sy'n ddelfrydol ar gyfer systemau awyrofod, amddiffyn a laser pŵer uchel.
Amser postio: 18 Ebrill 2025