半導体 の "大いなる 未来"を 推進 する 細い ザファイア 水晶
携帯電話やスマートウォッチなどの電子機器は 日常生活の中で不可分な仲間になってきましたこれらのデバイスは より薄く 軽くなりつつあり より強力な機能を提供しています半導体材料です 今日はこの分野で最も優れたものを紹介します サファイア結晶です.
サファイア結晶は,主にα-Al2O3で構成され,共性結合により3つの酸素原子と2つのアルミニウム原子の組み合わせによって形成され,六角結晶構造が生成される.視覚的にしかし,半導体材料として,サファイア結晶は優れた特性のためにより価値があります.化学的安定性 は 驚く べき です一般に水に溶けない,酸と塩基による腐食に耐性があり,様々な化学環境で特性を維持する"化学保護剤"として作用する.さらに熱伝導性が優れているため,装置の"過熱"を防ぐために熱を迅速に散布するのに役立ちます.絶好の電気隔熱さらに,サファイア結晶は,モーススケールで9の硬さで優れた機械特性を持っています.自然界でダイヤモンドに次ぐ耐磨性があり,様々な複雑な環境で"しっかりと立つ"ことができる.
チップ 製造 の "秘密 の 武器"
(I) 低電力チップのための主要な材料
電子機器は小型化や高性能へと急速に進化しています スマートフォンやスマートウォッチなど電池の寿命が長く,動作が速くなります.伝統的なチップはトランジスタの数が増加し,そのサイズが縮小するにつれて,ナノメートルスケールで介電材料の保温性能が低下する電力流出,エネルギー消費の増加,装置の激しい加熱,安定性と使用寿命の低下につながる.
中国科学アカデミーの上海マイクロシステムと情報技術研究所の研究チームは 何年もの研究を経て人工サファイア製の電解片を成功裏に開発した低電力チップの開発に強力な技術的支援を提供している.単結型アルミニウムを単結型アルミ酸化物へと酸化するために 革新的な金属間接酸化技術を使用しましたこの材料は1ナノメートルの厚さで非常に低い流出電流を達成し,従来の介電材料が直面する課題を効果的に解決します.伝統的な無形介電材料と比較すると人工サファイア製の電解片は 構造や電子性能において 重要な優位性があります状態密度が2倍減少し,二次元半導体材料とのインターフェースが大幅に改善されている研究チームは この材料を二次元素材と組み合わせて 低電力チップ装置を成功裏に製造しましたチップのバッテリー寿命と運用効率を大幅に向上させるこの成果は,スマートフォンではバッテリー寿命が大幅に延長され,頻繁に充電する必要性がなくなり,人工知能やモノのインターネットなどの分野では,低電力チップにより 装置の動作が安定し 持続可能になりますこれらの地域での発展を加速させる.
(II) ガリウムナイトライド の "完璧なパートナー"
半導体分野では,ガリウムナイトリド (GaN) は,独自の利点により輝く星として注目されています.シリコンよりはるかに大きい.1eV,GaNは高温,高電圧,高周波のアプリケーションで優れている.高電子移動性と分解電場強度を提供している.高性能の製造のための理想的な材料になります高温,高周波,高明るさの電子機器.例えば,電源電子機器の分野では,GaN電源装置は低エネルギー消費でより高い周波数で動作します.電力変換と電力品質管理の重要な利点を提供するマイクロ波通信分野では,GaNは5Gモバイル通信におけるパワーアンプなどの高電力および高周波マイクロ波通信デバイスの製造に使用されます.信号伝送品質と安定性を向上させる.
サファイア結晶とガリウムナイトリッドは "完璧なパートナー"です 格子配合が良くなっていますサファイア基板は,GaNの表素化中に低温不一致を示しています.安定した基礎を GaN 増加に提供しています.サファイア結晶の良好な熱伝導性と光学透明性により,高温での熱を迅速に散らすことができる.さらに,サファイア結晶の優れた電気隔熱は,信号の干渉と電源損失を効果的に軽減します.サファイア結晶とガリウムナイトリドの組み合わせによるLED分野では,GaNベースのLEDが市場主流となり,照明およびディスプレイアプリケーションに広く使用されています.家電用LED電球から 大型屋外ディスプレイまでレーザーは光通信とレーザー処理においても重要な役割を果たします.
半導体 の 応用 の 限界 を 拡大 する
(I) 軍事・航空宇宙における"盾"
軍事機器や宇宙機器は 非常に厳しい環境で 動作します 宇宙船は 絶対零に近い温度や 強い宇宙放射線そして真空環境がもたらす課題戦闘機などの軍事装備は,高速飛行中に空気の摩擦,高過負荷,強い電磁気干渉により,温度が1000°Cを超えている.
この分野における重要な部品のための理想的な材料です 高温耐性は卓越しています2045°Cまでの温度に耐えるが,変形や溶解を避け,構造の安定性を維持するさらに,その強い放射線抵抗性により,宇宙や核放射線環境では,サファイア結晶の性能は ほとんど影響を受けていません内部電子部品を効果的に保護します
この特性に基づいて,サファイア結晶は,高温耐性赤外線窓の製造に広く使用されています. infrared windows are crucial components that must maintain good light transmittance under high temperatures and high-speed flight conditions to allow infrared detectors to accurately capture target infrared signalsサファイア結晶ベースの赤外線窓は高温に耐えるだけでなく 高赤外線光伝達性を確保し,ミサイル誘導精度を大幅に改善します航空宇宙分野衛星光学機器もサファイア結晶に依存し,厳しい宇宙環境で光学機器を安定した保護を提供し,明確で正確な衛星画像を保証します.
(II) 超伝導性とマイクロ電子学の"新しい基礎"
超伝導性の分野では,サファイア結晶は超伝導性フィルムのための不可欠な基板として機能します.超伝導性フィルムは,電源伝送における広範な応用見通しを持っています.磁気浮遊列車しかし,電磁共振画像技術によって,抵抗ゼロの電導が可能になり,エネルギー損失を大幅に削減できます.高性能の超伝導フィルムを作るには高品質の基板材料が必要ですサファイア結晶の安定した結晶構造と超伝導物質との良好な格子マッチングは,超伝導膜の成長のための安定した基盤を提供します.サファイア結晶の上にMgB2 (マグネシウム二酸化物) のような超伝導物質を例えば,電源伝送では,電流の電流量と電磁場性能の指標を大幅に改善します.ケーブルにサファイア基板をベースにした超伝導フィルムを使用することで,電力の伝送効率を大幅に向上させ,伝送中にエネルギー損失を減らすことができます.
マイクロエレクトロニクス集成回路分野では,サファイア結晶も重要な役割を果たしています. R平面 (<1-102>) とA平面 (<11-20>) などのサファイア基板の異なる結晶方向性,異なる電気特性と結晶構造を示す.これらの特性を利用して,特定の電気特性を持つシリコン上位軸層を培うことができます.R平面のサファイア基板は,高速集積回路で一般的に使用されています,シリコン上軸層の良好な格子マッチングを提供し,結晶の欠陥を軽減し,それによって統合回路の速度と安定性を改善します.A平面のサファイア基板,高い隔熱と均質な容量特性によりハイブリッドマイクロ電子技術で広く使用されています.高温超伝導体の成長基板として機能するだけでなく,統合回路設計における回路レイアウトを最適化するのに役立ちます高性能コンピュータや通信ベースステーションのコアチップなどの高級電子機器は,サファイア基板を搭載している.マイクロ電子技術開発に堅実な支援を.
サファイア 水晶 の 将来 の 設計図
サファイア結晶は既に半導体分野での重要な応用価値を示しており,チップ製造,軍用および航空宇宙アプリケーションにおいて不可欠な役割を果たしています超伝導性テクノロジーの進歩に伴い,サファイア結晶は将来,より多くの分野で突破口を達成すると予想されています.コンピューティングチップの性能に対する需要が増加し続けるため低電力で高性能なチップが 緊急に必要だ人工知能チップのさらなる開発を推進し,医療などの分野で AI技術の広範な応用を促進すると期待されています.量子コンピューティングの分野では まだ初期段階にあるものの サファイア結晶の優れた特性により量子コンピューティング技術の進歩を支援する.
ZMSHは,ミッション・クリティカルなアプリケーションに合わせた高級サファイア・オプティカル・ウィンドウとGaN・オン・サファイア・エピタキシアル・ウェーバーを専門としています.私たちのサファイア窓は 軍事的な耐久性と 光学的な完璧を組み合わせています極度の環境での優れた光伝達のために,アングストロムの下の表面荒さを示しています.GaN-on-sapphireプラットフォームは 独自の欠陥削減技術で 画期的なパフォーマンスを達成しました高功率RFおよび光電子機器の変位密度< E6/cm2 を提供します. 晶体成長から精密仕上げまで垂直統合製造を通じて,ZMSHは,顧客が光子とパワーエレクトロニクス性能の限界を押し広げることを可能にします.
ZMSHのAlN-On-Sapphireエピタキシアル・ウェーバー
