Ann am beatha làitheil, tha innealan dealanach leithid fònaichean sgairteil agus uaireadairean smart air a bhith nan companaich riatanach. Tha na h-innealan sin a’ sìor fhàs caol ach nas cumhachdaiche. An robh thu a-riamh a’ faighneachd dè a tha gan comasachadh gus an leasachadh leantainneach? Tha am freagairt na laighe ann an stuthan leth-chonnsachaidh, agus an-diugh, bidh sinn a’ cur fòcas air aon den fheadhainn as sònraichte nam measg - criostal safair.
Tha criostal sapphire, air a dhèanamh suas sa mhòr-chuid de α-Al₂O₃, air a dhèanamh suas de thrì dadaman ocsaidean agus dà dadam alùmanaim ceangailte gu covalent, a’ cruthachadh structar laitís sia-thaobhach. Ged a tha e coltach ri sapphire ìre gem ann an coltas, tha criostalan sapphire gnìomhachais a’ cur cuideam air coileanadh nas fheàrr. Gu ceimigeach neo-ghnìomhach, chan eil e so-sgaoilte ann an uisge agus tha e an aghaidh searbhagan agus alcalan, ag obair mar “sgàil cheimigeach” a chumas seasmhachd ann an àrainneachdan cruaidh. A bharrachd air an sin, tha follaiseachd optigeach sàr-mhath aige, a’ leigeil le tar-chur solais èifeachdach; seoltachd teirmeach làidir, a’ cur casg air cus teasachadh; agus insulation dealain air leth, a’ dèanamh cinnteach à tar-chur comharran seasmhach gun aodion. Gu meacanaigeach, tha cruas Mohs de 9 aig sapphire, an dàrna fear a-mhàin às dèidh daoimean, ga dhèanamh gu math an aghaidh caitheamh agus bleith - freagarrach airson tagraidhean dùbhlanach.
An t-Armachd Dhìomhair ann an Saothrachadh Chips
(1) Prìomh Stuth airson Sliseagan Cumhachd Ìosal
Mar a tha dealanachd a’ gluasad a dh’ionnsaigh mion-sgrùdadh agus coileanadh àrd, tha sgoltagan cumhachd ìosal air fàs deatamach. Bidh sgoltagan traidiseanta a’ fulang le crìonadh insulation aig tiugh nanosgèile, ag adhbhrachadh aodion gnàthach, barrachd caitheamh cumhachd, agus cus teasachadh, a chuireas bacadh air seasmhachd agus fad-beatha.
Leasaich luchd-rannsachaidh aig Institiud Teicneòlas Fiosrachaidh is Micro-shiostaman Shanghai (SIMIT), Acadamaidh Saidheansan Shìona, sliseagan dielectric sapphire fuadain a’ cleachdadh teicneòlas ocsaididh eadar-fhighte meatailt, ag atharrachadh alùmanum aon-chriostail gu alumina aon-chriostail (sapphire). Aig tiugh 1 nm, tha an stuth seo a’ nochdadh sruth aodion glè ìosal, a’ coileanadh nas fheàrr na dielectrics neo-chruthach àbhaisteach le dà òrdugh meudachd ann an lughdachadh dùmhlachd stàite agus a’ leasachadh càileachd eadar-aghaidh le leth-sheoladairean 2D. Le bhith ga amalachadh le stuthan 2D, tha e comasach sgoltagan cumhachd ìosal a chleachdadh, a’ leudachadh beatha bataraidh ann am fònaichean sgairteil gu mòr agus a’ neartachadh seasmhachd ann an tagraidhean AI agus IoT.
(2) An Com-pàirtiche Foirfe airson Gallium Nitride (GaN)
Ann an raon nan leth-chonnsadairean, tha gallium nitride (GaN) air nochdadh mar rionnag shoilleir air sgàth a bhuannachdan sònraichte. Mar stuth leth-chonnsadair le beàrn-chòmhlain farsaing le beàrn-chòmhlain de 3.4 eV - gu math nas motha na 1.1 eV silicon - tha GaN air leth math ann an tagraidhean àrd-theodhachd, àrd-bholtaids, agus àrd-tricead. Tha a ghluasad àrd dealanach agus neart achaidh briseadh-sìos èiginneach ga dhèanamh na stuth air leth freagarrach airson innealan dealanach àrd-chumhachd, àrd-theodhachd, àrd-tricead, agus àrd-shoilleireachd. Ann an eileagtronaig cumhachd, bidh innealan stèidhichte air GaN ag obair aig triceadan nas àirde le caitheamh lùtha nas ìsle, a’ tabhann coileanadh nas fheàrr ann an tionndadh cumhachd agus riaghladh lùtha. Ann an conaltradh meanbh-thonn, bidh GaN a’ comasachadh phàirtean àrd-chumhachd, àrd-tricead leithid amplifiers cumhachd 5G, a’ leasachadh càileachd agus seasmhachd tar-chuir chomharran.
Thathas den bheachd gur e criostal sapphire an “com-pàirtiche foirfe” airson GaN. Ged a tha an neo-cho-fhreagarrachd laitís aige le GaN nas àirde na tha aig silicon carbide (SiC), tha neo-cho-fhreagarrachd teirmeach nas ìsle aig fo-stratan sapphire rè epitaxy GaN, a’ toirt bunait sheasmhach airson fàs GaN. A bharrachd air an sin, tha giùlan teirmeach sàr-mhath sapphire agus follaiseachd optigeach a’ comasachadh sgaoileadh teas èifeachdach ann an innealan GaN àrd-chumhachd, a’ dèanamh cinnteach à seasmhachd obrachaidh agus èifeachdas toraidh solais as fheàrr. Bidh na feartan insulation dealain nas fheàrr aige a’ lughdachadh bacadh comharran agus call cumhachd tuilleadh. Tha an cothlamadh de sapphire agus GaN air leantainn gu leasachadh innealan àrd-choileanaidh, a’ gabhail a-steach LEDs stèidhichte air GaN, a tha a’ faighinn làmh an uachdair air margaidhean solais is taisbeanaidh - bho bholgain LED taighe gu scrionaichean mòra a-muigh - a bharrachd air diodes laser a thathas a’ cleachdadh ann an conaltradh optigeach agus giullachd laser mionaideach.
Uabhar GaN-air-saffair XKH
A’ leudachadh chrìochan thagraidhean leth-sheoltairean
(1) An “Sgiath” ann an Cleachdaidhean Armailteach is Aerospace
Bidh uidheam ann an tagraidhean armachd is aerospace gu tric ag obair fo chumhachan anabarrach. Anns an fhànais, bidh soithichean-fànais a’ fulang teòthachd faisg air neoni iomlan, rèididheachd chosmach dian, agus dùbhlain àrainneachd falamh. Aig an aon àm, bidh itealain armachd a’ fulang teòthachd uachdar nas àirde na 1,000°C air sgàth teasachadh aerodynamic rè itealaich aig astar luath, còmhla ri luchdan meacanaigeach àrda agus bacadh electromagnetic.
Tha feartan sònraichte criostal sapphire ga dhèanamh na stuth air leth freagarrach airson co-phàirtean deatamach anns na raointean sin. Tha an aghaidh teòthachd àrd aige - a’ seasamh suas ri 2,045 ° C agus a’ cumail suas slàinteachd structarail - a’ dèanamh cinnteach à coileanadh earbsach fo chuideam teirmeach. Bidh a chruas rèididheachd cuideachd a’ gleidheadh comasachd ann an àrainneachdan cosmach agus niùclasach, a’ dìon electronics mothachail gu h-èifeachdach. Tha na feartan sin air leantainn gu cleachdadh farsaing sapphire ann an uinneagan infridhearg (IR) àrd-teodhachd. Ann an siostaman stiùiridh urchraichean, feumaidh uinneagan IR soilleireachd optigeach a chumail fo theas is astar anabarrach gus dèanamh cinnteach à lorg targaid ceart. Bidh uinneagan IR stèidhichte air sapphire a’ cothlamadh seasmhachd teirmeach àrd le tar-chuir IR nas fheàrr, a’ leasachadh cruinneas stiùiridh gu mòr. Ann an aerospace, bidh sapphire a’ dìon siostaman optigeach saideal, a’ comasachadh ìomhaighean soilleir ann an suidheachaidhean orbital cruaidh.
XKH'suinneagan optigeach sapphire
(2) Am Bunait Ùr airson Superconductors agus Microelectronics
Ann an superconductivity, tha sapphire na fho-strat riatanach airson filmichean tana superconductive, a leigeas le giùlan gun strì an aghaidh - ag ath-bhualadh tar-chuir cumhachd, trèanaichean maglev, agus siostaman MRI. Feumaidh filmichean superconductive àrd-choileanaidh fo-stratan le structaran laitís seasmhach, agus tha co-chòrdalachd sapphire le stuthan mar magnesium diboride (MgB₂) a’ leigeil le fàs fhilmichean le dùmhlachd sruth èiginneach nas fheàrr agus raon magnetach èiginneach. Mar eisimpleir, bidh càbaill cumhachd a’ cleachdadh filmichean superconductive le taic sapphire a’ leasachadh èifeachdas tar-chuir gu mòr le bhith a’ lughdachadh call lùtha.
Ann am meanbh-eileagtronaig, bidh fo-stratan sapphire le treòrachadh criostail-eòlach sònraichte—leithid plèana-R (<1-102>) agus plèana-A (<11-20>)—a’ comasachadh sreathan epitaxial silicon gnàthaichte airson cuairtean amalaichte adhartach (ICn). Bidh sapphire plèana-R a’ lughdachadh lochdan criostail ann an ICn àrd-astar, ag àrdachadh astar obrachaidh agus seasmhachd, agus bidh feartan inslitheachaidh sapphire plèana-A agus ceadachd èideadh a’ leasachadh meanbh-eileagtronaig hibrid agus amalachadh superconductor àrd-teòthachd. Tha na fo-stratan sin a’ toirt taic do chips bunaiteach ann am bun-structar coimpiutaireachd agus cian-chonaltraidh àrd-choileanaidh.
XKH'sAWafer lN-air-NPSS
Àm ri Teachd Criostail Sapphire ann an Semiconductors
Tha Sapphire air luach mòr a nochdadh mu thràth thar leth-sheoladairean, bho bhith a’ dèanamh chips gu itealain-adhair agus superconductors. Mar a bhios teicneòlas a’ dol air adhart, leudaichidh a dhreuchd nas motha. Ann an inntleachd shaorga, bidh chips àrd-choileanadh, cumhachd ìosal le taic bho sapphire a’ stiùireadh adhartasan ann an inntleachd shaorga ann an cùram slàinte, còmhdhail agus ionmhas. Ann an coimpiutaireachd cuantamach, tha feartan stuthan sapphire ga shuidheachadh mar thagraiche gealltanach airson amalachadh qubit. Aig an aon àm, coinnichidh innealan GaN-air-sapphire ri iarrtasan a tha a’ sìor fhàs airson bathar-cruaidh conaltraidh 5G/6G. A’ gluasad air adhart, fuirichidh sapphire na chlach-oisinn de ùr-ghnàthachadh leth-sheoladairean, a’ toirt cumhachd do adhartas teicneòlach a’ chinne-daonna.
Uabhar epitaxial GaN-air-sapphire aig XKH
Bidh XKH a’ lìbhrigeadh uinneagan optigeach sapphire innleadaichte gu mionaideach agus fuasglaidhean GaN-air-sapphire wafer airson tagraidhean ùr-nodha. A’ cleachdadh teicneòlasan fàs criostail seilbhe agus snasadh nanosgèile, bidh sinn a’ toirt seachad uinneagan sapphire ultra-rèidh le tar-chur air leth bho speactra UV gu IR, air leth freagarrach airson siostaman aerospace, dìon, agus laser àrd-chumhachd.
Àm puist: 18 Giblean 2025