반도체 의 "큰 미래"를 추진 하는 작은 사피르 결정

우리의 일상 생활에서 휴대폰과 스마트 워치와 같은 전자 기기는 우리의 떼려야?? 수 없는 동반자가 되었습니다.이 장치들은 점점 더 얇고 가벼워지고 있지만 더 강력한 기능을 제공합니다.여러분은 그 연속적인 진화의 배후에 무엇이 있는지 궁금한 적이 있나요? 그 대답은 반도체 물질입니다. 그리고 오늘 우리는 이 분야에서 가장 뛰어난 성과를 내는 물질 중 하나에 초점을 맞출 것입니다..

사파이어 결정은 주로 α-Al2O3로 구성되어 있으며, 3개의 산소 원자와 2개의 알루미늄 원자의 결합으로 합동 결합을 통해 형성되며, 이 결과로 육각형 결정 구조가 형성된다.시각적으로그러나 반도체 물질 인 사파이어 결정 은 뛰어난 특성 으로 더 중요 해진다.화학적 안정성, 일반적으로 물에 용해되지 않으며 산과 염소의 부식에 저항하며, 다양한 화학 환경에서 특성을 유지하는 "화학 보호 장치"로 작용합니다.추가로, 그것은 좋은 빛 투명성을 자랑하며 빛이 원활하게 통과 할 수 있습니다. 우수한 열 전도성, 장치가 "가장 뜨거워지지 않도록 신속하게 열을 분산시키는 데 도움이됩니다.그리고 뛰어난 전기 단열, 전자 신호의 안정적 인 전송을 보장하고 누출 문제를 방지합니다. 또한 사피르 결정은 모스 척도의 9의 경도가있는 우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다.자연에서 다이아몬드 다음으로, 그것은 마모와 침식에 매우 견딜 수 있으며 다양한 복잡한 환경에서 "정확하게 서"할 수 있습니다.

칩 제조 의 "비밀 무기"

(I) 저전력 칩의 핵심 재료

오늘날 전자 기기는 소형화와 고성능으로 빠르게 발전하고 있습니다.그리고 무선 이어폰은 배터리 수명이 길어지고 더 빨리 작동할 것으로 예상됩니다.이것은 칩에 대한 매우 높은 요구사항을 요구하고, 저전력 칩은 산업의 추구가 되고 있습니다.나노미터 규모의 다이 일렉트릭 재료의 단열 성능 감소가 발생합니다., 전류 누출, 에너지 소비 증가, 심각한 장치 가열, 그리고 안정성과 수명 감소로 이어집니다.

중국 과학 아카데미 상하이 미시스템 및 정보 기술 연구소 연구팀은 수년간의 연구 끝에인공 사파이어 다이렉트릭 웨이퍼를 성공적으로 개발했습니다., 저전력 칩 개발에 대한 강력한 기술 지원을 제공합니다.그들은 혁신적인 금속 중화 산화 기술을 사용하여 단일 결정 알루미늄을 단일 결정 알루미늄 산화물로 산화했습니다.이 물질은 1나노미터 두께에서 매우 낮은 누출 전류를 달성하여 전통적인 변압 물질이 직면한 과제를 효과적으로 해결합니다.전통적인 무형 다이렉트릭 물질과 비교하면, 인공 사파이어 다이 일렉트릭 웨이퍼는 구조와 전자 성능에서 상당한 장점을 가지고 있습니다.2차원 정도 감소된 상태 밀도와 2차원 반도체 재료와의 인터페이스가 크게 개선된연구팀은 이 물질을 2차원 물질과 결합하여 저전력 칩 장치를 성공적으로 제조했습니다.칩의 배터리 수명과 운영 효율을 크게 향상시킵니다.이 업적은 스마트폰의 배터리 수명이 크게 연장되어 자주 충전할 필요성이 없어질 것이라는 것을 의미합니다.저전력 칩은 더 안정적이고 오래 지속되는 장치 작동을 가능하게합니다.이 지역에서의 더 빠른 발전을 촉진합니다.

(II) 갈리엄 질산 의 "완벽 한 파트너"

반도체 분야에서는 갈륨 나이트라이드 (GaN) 가 독특한 장점으로 인해 빛나는 별으로 돋보인다.실리콘의 1보다 훨씬 크다.1eV, GaN은 고온, 고전압 및 고주파 애플리케이션에서 우수하며 높은 전자 이동성과 분해 전기장 강도를 제공합니다.고전력 제조에 이상적인 재료로 만들어집니다.예를 들어 전력 전자 분야에서 GaN 전력 장치는 낮은 에너지 소비로 더 높은 주파수에서 작동합니다.전력 변환 및 전력 품질 관리에서 상당한 이점을 제공합니다.마이크로파 통신 분야에서 GaN는 5G 이동 통신의 전력 증폭기와 같은 고 전력 및 고 주파수 마이크로파 통신 장치를 제조하는 데 사용됩니다.신호 전송 품질과 안정성을 향상시키는.

사파이어 결정과 갈륨산화물은 "완벽한 파트너"입니다. 그들은 좋은 격자 일치를 보여줍니다.사파이어 기판은 GaN 에피택시 중에 열 불일치가 낮습니다.또한 GaN 성장에 안정적인 기반을 제공합니다.사파이어 크리스탈의 좋은 열전도성과 광적 투명성으로 GaN 장치의 고온 작동 중에 열을 빠르게 분산 할 수 있습니다., 안정적인 장치 성능을 보장하고 빛 출력 효율을 유지합니다. 또한 사피어 결정의 우수한 전기 단열은 신호 간섭과 전력 손실을 효과적으로 줄입니다.사파이르 결정과 갈륨산화물의 조합으로, 많은 고성능 장치가 제조되었습니다. LED 분야에서 GaN 기반 LED는 시장의 주류가 되었고, 조명 및 디스플레이 애플리케이션에 널리 사용됩니다.가정용 LED 전구부터 대형 야외 디스플레이까지레이저는 광 통신 및 레이저 처리에도 중요한 역할을 합니다.

반도체 응용 의 한계 를 확장 하는 것

(I) 군사 및 항공 우주 분야에서의 "교신"

군사 및 항공 우주 장비는 종종 극도로 혹독한 환경에서 작동합니다.그리고 진공 환경으로 인한 도전전투기 같은 군사 장비는 고속 비행 중 공기 마찰과 함께 높은 과부하와 강한 전자기 간섭으로 인해 1000°C를 초과하는 온도를 경험합니다.

사파이어 결정은 독특한 성질으로 이러한 분야에서 중요한 구성 요소를 위한 이상적인 재료입니다.2045°C까지의 온도에 견딜 수 있으며 변형이나 녹음 없이 구조적 안정성을 유지하며, 고온 보호자로 작용하여 장치의 정상적인 작동을 보장합니다. 또한 강한 방사선 저항은 우주 및 핵 방사선 환경에서사파이어 크리스탈의 성능은 거의 영향을 받지 않습니다., 내부 전자 부품을 효과적으로 보호합니다.

이러한 특성을 바탕으로 사피르 결정은 고온 내성 적외선 창문을 제조하는 데 널리 사용됩니다. 미사일 안내 시스템에서, 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 signals사피어 결정 기반의 적외선 창문은 고온에 견딜 수 있을 뿐만 아니라 높은 적외선 광 전달성을 보장하여 미사일 가이드 정확도를 크게 향상시킵니다.항공우주 분야에서, 위성 광학 장비는 또한 사피르 결정에 의존하여 열악한 우주 환경에서 광학 장비를 안정적으로 보호하고 명확하고 정확한 위성 이미지를 보장합니다.

(II) 초전도성 및 미세전자학의 "새로운 기초"

초전도성 분야에서는 사피르 결정이 초전도 필름의 필수적인 기판으로 작용합니다. 초전도 필름은 전력 전송에 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.자기성 레비테이션 열차, 핵 자기 공명 영상 촬영, 제로 저항 전기 전도 및 에너지 손실을 현저히 줄이는 것을 가능하게 합니다.고성능 초전도 필름의 제조에는 고품질 기판 물질이 필요합니다.사파이어 결정의 안정적인 결정 구조와 초전도 물질과 좋은 격자 일치는 초전도 필름 성장을위한 안정적인 기초를 제공합니다.사피르 결정 위에 MgB2 (마그네슘 디보라이드) 같은 초전도 물질을, 고품질의 초전도 필름이 준비 될 수 있으며, 중요한 전류 밀도와 중요한 자기장 성능 지표가 크게 향상됩니다. 예를 들어 전력 전송에서,케이블에 사피어 기판을 기반으로 초전도 필름을 사용하면 전력 전송 효율을 크게 향상시키고 전송 중에 에너지 손실을 줄일 수 있습니다..

마이크로 일렉트로닉 통합 회로 분야에서 사파이어 결정 또한 중요한 역할을 합니다. R 평면 (<1-102>) 및 A 평면 (<11-20>) 과 같은 사파이어 기판의 다른 결정 방향,각기 다른 전기적 성질과 결정 구조를 나타냅니다. 이러한 특성을 활용하면 특정 전기적 특성을 가진 실리콘 부피층을 재배 할 수 있습니다.R 평면 사파이어 기판은 일반적으로 고속 통합 회로에 사용됩니다., 실리콘 대각층에 대한 좋은 격자 조화를 제공하여 결정 결함을 줄이고 이에 따라 통합 회로 속도와 안정성을 향상시킵니다. A 평면 사파이어 기판,고 단열 및 균일 용량 특성으로 인해, 하이브리드 마이크로 전자 기술에 널리 사용됩니다.그들은 고온 초전도체의 성장 기판으로 기능 할뿐만 아니라 통합 회로 설계에서 회로 레이아웃을 최적화하는 데 도움이됩니다.고성능 컴퓨터 및 통신 기지 스테이션의 핵심 칩과 같은 고급 전자 장치에는 사피르 기판이 있습니다.마이크로 전자 기술 개발에 대한 탄탄한 지원.

사피어 결정 의 미래 계획

사파이어 크리스탈은 이미 반도체 분야에서 중요한 응용 가치를 입증했으며 칩 제조, 군사 및 항공 우주 응용 분야에서 필수적인 역할을 수행합니다.초전도성과학기술이 계속 발전함에 따라 사피르 결정은 앞으로 더 많은 분야에서 돌파구를 만들 것으로 예상됩니다.컴퓨터 칩 성능에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 낮은 전력, 고성능 칩이 절실히 필요합니다. 사피어 결정, 핵심 재료로,인공지능 칩의 추가 개발을 촉진하고 의료와 같은 분야에서 AI 기술의 광범위한 응용을 촉진 할 것으로 예상됩니다.양자 컴퓨팅 분야에서는 아직 초기 단계이지만 사피르 결정의 뛰어난 성질은 양자 칩을 위한 잠재적인 후보 재료로 만듭니다.양자 컴퓨팅 기술의 돌파구를 지원.

ZMSH는 미션 크리티컬 애플리케이션에 맞춘 프리미엄 사파이어 광 유리창과 GaN-on-sapphire 에피타시얼 웨이퍼에 특화되어 있습니다.우리의 사피어 창문은 군사용 내구성과 광학적인 완벽성을 결합합니다., 극한 환경에서의 뛰어난 빛 전달을 위해 sub-angstrom 표면 거칠성을 특징으로합니다.자피어 위에 있는 GaN 플랫폼은 우리의 독자적인 결함 감소 기술로 획기적인 성능을 달성합니다., 고전력 RF 및 광전자 장치에 대한 3E6 / cm2 변질 밀도를 제공합니다.ZMSH는 고객들이 광학과 전력전자 성능의 경계를 확장할 수 있도록 합니다..

ZMSH의 AlN-On-Sapphire 에피탈시얼 웨이퍼