Am Alldag sinn elektronesch Apparater wéi Smartphones a Smartwatches zu onverzichtbaren Begleeder ginn. Dës Apparater ginn ëmmer méi schlank a gläichzäiteg méi staark. Hutt Dir Iech jeemools gefrot, wat hir kontinuéierlech Entwécklung erméiglecht? D'Äntwert läit a Hallefleedermaterialien, an haut konzentréiere mir eis op ee vun de markantsten dovun - Saphirkristall.
Saphirkristall, deen haaptsächlech aus α-Al₂O₃ besteet, besteet aus dräi Sauerstoffatome an zwee Aluminiumatome, déi kovalent gebonne sinn a sou eng hexagonal Gitterstruktur bilden. Wärend en am Ausgesinn eng Saphir vun Edelsteenqualitéit gläicht, ënnersträichen industriell Saphirkristaller eng iwwerleeën Leeschtung. Chemesch inert, ass en net a Waasser léislech a resistent géint Säuren an Alkalien, wouduerch en als "chemesche Schëld" wierkt, deen d'Stabilitéit an haarde Ëmwelten erhält. Zousätzlech weist en eng exzellent optesch Transparenz op, déi eng effizient Liichttransmissioun erméiglecht; eng staark thermesch Konduktivitéit, déi Iwwerhëtzung verhënnert; an eng aussergewéinlech elektresch Isolatioun, déi eng stabil Signaltransmissioun ouni Leckage garantéiert. Mechanesch huet Saphir eng Mohs-Häert vun 9, déi nëmmen no Diamanten déi zweethéchst ass, wat en héich verschleiß- an Erosiounsbeständeg mécht - ideal fir usprochsvoll Uwendungen.
Déi geheim Waff an der Chipproduktioun
(1) Schlësselmaterial fir Chips mat nidderegem Energieverbrauch
Well d'Elektronik sech Richtung Miniaturiséierung an héijer Leeschtung entwéckelt, si Chips mat geréngem Energieverbrauch entscheedend ginn. Traditionell Chips leiden ënner Isolatiounsverschlechterung bei Nanoskaladécken, wat zu Stroumleckage, erhéichtem Energieverbrauch an Iwwerhëtzung féiert, wat d'Stabilitéit an d'Liewensdauer a Gefor bréngt.
Fuerscher vum Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT), der Chinesescher Akademie vun de Wëssenschaften, hunn kënschtlech Saphir-dielektresch Wafere mat Hëllef vun der Metall-interkaléierter Oxidatiounstechnologie entwéckelt, wouduerch Eenkristallaluminium an Eenkristallaluminiumoxid (Saphir) ëmgewandelt gëtt. Mat enger Déckt vun 1 nm weist dëst Material en ultra-niddrege Leckstroum op, andeems et konventionell amorph Dielektrika ëm zwou Gréisstenuerdnungen an der Reduktioun vun der Zoustandsdicht iwwerschreit an d'Interfacequalitéit mat 2D-Halbleiter verbessert. D'Integratioun vun dësem Material mat 2D-Materialien erméiglecht Chips mat niddregem Energieverbrauch, wat d'Batterielaufzäit a Smartphones däitlech verlängert an d'Stabilitéit an KI- an IoT-Applikatiounen erhéicht.
(2) De perfekte Partner fir Galliumnitrid (GaN)
Am Beräich vun den Hallefleeder huet sech Galliumnitrid (GaN) wéinst senge spezielle Virdeeler als e glänzende Stär erausgestallt. Als Hallefleedermaterial mat enger Bandlück vun 3,4 eV - däitlech méi grouss wéi déi 1,1 eV vu Silizium - excelléiert GaN a Héichtemperatur-, Héichspannungs- an Héichfrequenzapplikatiounen. Seng héich Elektronemobilitéit a kritesch Duerchbrochfeldstäerkt maachen et zu engem ideale Material fir elektronesch Apparater mat héijer Leeschtung, Héichtemperatur, Héichfrequenz an Héichhellegkeet. An der Leeschtungselektronik funktionéieren Apparater op Basis vu GaN bei méi héije Frequenzen mat engem méi niddrege Energieverbrauch a bidden doduerch eng besser Leeschtung bei der Energiekonversioun an dem Energiemanagement. An der Mikrowellenkommunikatioun erméiglecht GaN Héichleistungs- an Héichfrequenzkomponenten, wéi z. B. 5G-Leeschtungsverstärker, wat d'Signaliwwerdroungsqualitéit an d'Stabilitéit verbessert.
Saphirkristall gëllt als de "perfekte Partner" fir GaN. Obwuel seng Gittermismatch mat GaN méi héich ass wéi déi vu Siliziumcarbid (SiC), weisen Saphirsubstrate eng méi niddreg thermesch Mismatch während der GaN-Epitaxie, wat eng stabil Basis fir de GaN-Wuesstum bitt. Zousätzlech erliichteren déi exzellent thermesch Leetfäegkeet an optesch Transparenz vu Saphir eng effizient Hëtztofleedung an héichleistungsvollen GaN-Geräter, wat operationell Stabilitéit an optimal Liichtleistungseffizienz garantéiert. Seng iwwerleeën elektresch Isolatiounseigenschaften miniméieren Signalinterferenzen a Stroumverloscht weider. D'Kombinatioun vu Saphir a GaN huet zu der Entwécklung vun Héichleistungsgeräter gefouert, dorënner GaN-baséiert LEDs, déi d'Beliichtungs- an Displaymäert dominéieren - vun LED-Glühbirnen fir doheem bis zu grousse Schiirme fir dobaussen - souwéi Laserdioden, déi an der optescher Kommunikatioun an der Präzisiounslaserveraarbechtung benotzt ginn.
XKH säi GaN-op-Saphir-Wafer
D'Grenze vun den Hallefleiterapplikatioune erweideren
(1) De "Schëld" a militäreschen an a Raumfaartapplikatiounen
Ausrüstung a militäreschen an a Raumfaartapplikatioune funktionéiert dacks ënner extremen Bedéngungen. Am Weltraum leiden Raumschëffer Temperaturen bal absolut Null, intensiv kosmesch Stralung an den Erausfuerderunge vun engem Vakuumëmfeld aus. Militärfligeren dogéint si mat Uewerflächentemperature vu méi wéi 1.000 °C konfrontéiert wéinst aerodynamescher Erhëtzung während Héichgeschwindegkeetsflich, zesumme mat héije mechanesche Belaaschtungen an elektromagneteschen Interferenzen.
Déi eenzegaarteg Eegeschafte vum Saphirkristall maachen en zu engem ideale Material fir kritesch Komponenten an dëse Beräicher. Seng aussergewéinlech Héichtemperaturbeständegkeet - bis zu 2.045 °C standhalen an d'strukturell Integritéit erhalen - garantéiert eng zouverlässeg Leeschtung ënner thermesche Belaaschtung. Seng Stralungshärkeet erhält och d'Funktionalitéit a kosmeschen an nuklearen Ëmfeld a schützt sensibel Elektronik effektiv of. Dës Attributer hunn zu der verbreeter Notzung vu Saphir an Héichtemperatur-Infrarout- (IR-) Fënsteren gefouert. A Rakéiteleitungssystemer mussen IR-Fënsteren optesch Kloerheet ënner extremer Hëtzt a Geschwindegkeet behalen, fir eng korrekt Zildetektioun ze garantéieren. Saphirbaséiert IR-Fënsteren kombinéieren eng héich thermesch Stabilitéit mat enger iwwerleeëner IR-Transmittanz, wat d'Leedungspräzisioun däitlech verbessert. An der Loft- a Raumfaart schützt Saphir Satellittenoptiksystemer a erméiglecht eng kloer Bildgebung ënner haarde Orbitalbedingungen.
XKH'sSaphir optesch Fënsteren
(2) Déi nei Fondatioun fir Supraleiter a Mikroelektronik
An der Supraleitung déngt Saphir als onverzichtbaart Substrat fir supraleitend Dënnschichten, déi d'Leedung mat Nullwiderstand erméiglechen - wat d'Energieiwwerdroung, Magnéitfeldzich a MRI-Systemer revolutionéiert. Héichleistungs-supraleitend Schichten erfuerderen Substrate mat stabile Gitterstrukturen, an d'Kompatibilitéit vu Saphir mat Materialien wéi Magnesiumdiborid (MgB₂) erlaabt de Wuesstum vu Schichten mat erhéichter kritescher Stroumdicht a kritescher Magnéitfeld. Zum Beispill verbesseren Stroumkabele mat Saphir-ënnerstëtzte supraleitende Schichten d'Iwwerdroungseffizienz dramatesch andeems se den Energieverloscht miniméieren.
An der Mikroelektronik erméiglechen Saphirsubstrater mat spezifesche kristallographeschen Orientéierungen – wéi z. B. d'R-Plan (<1-102>) an d'A-Plan (<11-20>) – personaliséiert Silizium-Epitaxialschichten fir fortgeschratt integréiert Schaltungen (ICs). D'R-Plan-Saphir reduzéiert Kristalldefekter an Héichgeschwindegkeets-ICs, wat d'Betribsgeschwindegkeet an d'Stabilitéit erhéicht, während d'Isolatiounseigenschaften an déi eenheetlech Permittivitéit vum A-Plan-Saphir d'Integratioun vu Hybridmikroelektronik an Héichtemperatur-Supraleeder optimiséieren. Dës Substrater ënnerstëtzen Kärchips an Héichleistungs-Computer- an Telekommunikatiounsinfrastrukturen.
XKH'sAlN-op-NPSS Wafer
D'Zukunft vum Saphirkristall an den Hallefleitern
Saphir huet schonn en immense Wäert a punkto Hallefleeder bewisen, vun der Chipfabrikatioun bis hin zu Loft- a Raumfaart a Supraleiter. Mat dem Fortschrëtt vun der Technologie wäert seng Roll sech weider ausbreeden. An der kënschtlecher Intelligenz wäerten Saphir-ënnerstëtzte Low-Power- a Leeschtungschips d'KI-Fortschrëtter am Gesondheetswiesen, am Transport an an der Finanzwelt fërderen. Am Quantecomputer positionéieren d'Materialeiegeschafte vu Saphir et als e villverspriechenden Kandidat fir d'Qubit-Integratioun. Mëttlerweil wäerten GaN-op-Saphir-Geräter déi eskaléierend Nofro fir 5G/6G-Kommunikatiounshardware erfëllen. An Zukunft wäert Saphir e Grondstee vun der Hallefleederinnovatioun bleiwen an den technologesche Fortschrëtt vun der Mënschheet ugedriwwen hunn.
XKH säin epitaktischen GaN-op-Saphir-Wafer
XKH liwwert präzis entwéckelt Saphir-optesch Fënsteren a GaN-op-Saphir-Wafer-Léisunge fir modern Uwendungen. Mat proprietäre Kristallwuesstums- a Nanoskala-Poliertechnologien liwwere mir ultraflaach Saphir-Fënsteren mat aussergewéinlecher Transmissioun vun UV- bis IR-Spektren, ideal fir Loftfaart, Verteidegung a Lasersystemer mat héijer Leeschtung.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 18. Abrëll 2025