Prìomh stuthan amh airson cinneasachadh leth-sheoltairean: Seòrsachan de fho-stratan wafer

Fo-stratan Wafer mar phrìomh stuthan ann an innealan leth-sheoltairean

’S e fo-stratan uaifearan na giùlan corporra de dh’innealan leth-chonnsachaidh, agus tha feartan an stuth aca a’ dearbhadh coileanadh, cosgais agus raointean tagraidh an inneil gu dìreach. Seo na prìomh sheòrsaichean fo-stratan uaifearan còmhla ris na buannachdan agus na h-eas-bhuannachdan aca:

1.Sileacon (Si)

• Roinn a’ Mhargaidh:Tha iad a’ dèanamh suas còrr air 95% de mhargaidh leth-chonnsachaidh na cruinne.

• Buannachdan:

  • Cosgais ìosal:Pailteas stuthan amh (silicon dà-ogsaid), pròiseasan saothrachaidh aibidh, agus eaconamaidhean sgèile làidir.

  • Co-chòrdalachd pròiseas àrd:Tha teicneòlas CMOS gu math aibidh, a’ toirt taic do nódan adhartach (me, 3nm).

  • Càileachd criostail sàr-mhath:Faodar wafairean le trast-thomhas mòr (12 òirleach sa mhòr-chuid, 18 òirleach fo leasachadh) le dùmhlachd locht ìosal fhàs.

  • Feartan meacanaigeach seasmhach:Furasta a ghearradh, a lìomhadh agus a làimhseachadh.

• Eas-bhuannachdan:

  • Beàrn-chòmhlan cumhang (1.12 eV):Sruth aodion àrd aig teòthachd àrd, a’ cuingealachadh èifeachdas innealan cumhachd.

  • Beàrn-chòmhlain neo-dhìreach:Èifeachdas sgaoilidh solais glè ìosal, mì-fhreagarrach airson innealan optoelectronic leithid LEDs agus lasers.

  • Gluasadachd electron cuibhrichte:Coileanadh àrd-tricead nas ìsle an taca ri leth-sheoladairean co-thàthaichte.
    

2.Gallium Arsenide (GaAs)

• Tagraidhean:Innealan RF àrd-tricead (5G/6G), innealan optoelectronic (lasairean, ceallan grèine).

• Buannachdan:

  • Gluasadachd àrd dealanach (5–6 × gluasadachd silicon):Freagarrach airson tagraidhean àrd-astar, àrd-tricead leithid conaltradh tonn-mìlemeatair.

  • Beàrn-chòmhlain dhìreach (1.42 eV):Tionndadh foto-electric àrd-èifeachdais, bunait leusairean infridhearg agus LEDs.

  • Teòthachd àrd agus strì an aghaidh rèididheachd:Freagarrach airson aerospace agus àrainneachdan cruaidh.

• Eas-bhuannachdan:

  • Cosgais àrd:Stuth gann, fàs criostalan duilich (buailteach do dhì-ghluasadan), meud cuibhrichte de chlaisean (6 òirlich sa mhòr-chuid).

  • Meacanaig brisg:Dualchasach do bhriseadh, agus mar thoradh air sin bidh toradh giollachd ìosal ann.

  • Puinnseanta:Feumaidh arsanaig làimhseachadh teann agus smachdan àrainneachdail.

3. Carbaid Shilicon (SiC)

• Tagraidhean:Innealan cumhachd àrd-teòthachd agus àrd-bholtaids (inverters EV, stèiseanan cosgais), aerospace.

• Buannachdan:

  • Beàrn-chòmhlan farsaing (3.26 eV):Neart briseadh-sìos àrd (10x neart silicon), fulangas teòthachd àrd (teòthachd obrachaidh >200 °C).

  • Seoltachd teirmeach àrd (≈3 × silicon):Sgaoileadh teas sàr-mhath, a’ comasachadh dùmhlachd cumhachd siostam nas àirde.

  • Call suidse ìosal:A’ leasachadh èifeachdas tionndaidh cumhachd.

• Eas-bhuannachdan:

  • Ullachadh dùbhlanach air an t-substrate:Fàs criostalan slaodach (>1 seachdain), smachd lochdan duilich (pìoban beaga, dì-àiteachaidhean), cosgais air leth àrd (5–10 × silicon).

  • Meud beag de dh'uaifearan:Sa mhòr-chuid 4–6 òirlich; 8-òirlich fhathast fo leasachadh.

  • Duilich a phròiseasadh:Glè chruaidh (Mohs 9.5), a’ fàgail gearradh agus snasadh a’ toirt ùine mhòr.

4. Gallium Nitride (GaN)

• Tagraidhean:Innealan cumhachd àrd-tricead (cosgais luath, stèiseanan bunaiteach 5G), LEDan/lasairean gorma.

• Buannachdan:

  • Gluasadachd electron fìor àrd + beàrn-chòmhlain farsaing (3.4 eV):A’ cothlamadh coileanadh àrd-tricead (>100 GHz) agus àrd-bholtaids.

  • Frith-aghaidh ìosal:A’ lughdachadh call cumhachd an inneil.

  • Co-chòrdail ri heteroepitaxy:Mar as trice air fhàs air fo-stratan silicon, sapphire, no SiC, a’ lughdachadh cosgais.

• Eas-bhuannachdan:

  • Fàs mòr-chuid de chriostal singilte duilich:Tha heteroepitaxy prìomh-shruthach, ach tha mì-cho-fhreagarrachd laitís ag adhbhrachadh lochdan.

  • Cosgais àrd:Tha fo-stratan GaN dùthchasach gu math daor (faodaidh wafer 2-òirleach grunn mhìltean de USD a chosg).

  • Dùbhlain earbsachd:Feumaidh iongantas leithid tuiteam gnàthach leasachadh.

5. Fosfaid Indium (InP)

• Tagraidhean:Conaltradh optaigeach aig astar àrd (leusairean, lorgairean-foto), innealan terahertz.

• Buannachdan:

  • Gluasadachd electron fìor àrd:A’ toirt taic do obrachadh >100 GHz, a’ coileanadh nas fheàrr na GaAs.

  • Beàrn-chòmhlain dìreach le maidseadh tonn-fhaid:Stuth cridhe airson conaltradh snàth optaigeach 1.3–1.55 μm.

• Eas-bhuannachdan:

  • Brisg agus glè dhaor:Tha cosgais an t-substrate nas àirde na 100 × silicon, meudan cuibhrichte de wafer (4–6 òirleach).

6. Saifír (Al₂O₃)

• Tagraidhean:Solais LED (substrate epitaxial GaN), glainne còmhdaich eileagtronaigeach luchd-cleachdaidh.

• Buannachdan:

  • Cosgais ìosal:Mòran nas saoire na fo-stratan SiC / GaN.

  • Seasmhachd cheimigeach sàr-mhath:An aghaidh creimeadh, le deagh insulation.

  • Follaiseachd:Freagarrach airson structaran LED dìreach.

• Eas-bhuannachdan:

  • Mòr-cho-fhreagarrachd laitís le GaN (>13%):Ag adhbhrachadh dùmhlachd àrd lochdan, a dh’ fheumas sreathan bufair.

  • Droch ghiùlan teirmeach (~1/20 de shìleacan):A’ cuingealachadh coileanadh LEDs àrd-chumhachd.

7. Fo-stratan Ceirmeach (AlN, BeO, msaa.)

• Tagraidhean:Sgaoilearan teas airson modalan àrd-chumhachd.

• Buannachdan:

  • Insaladh + seoltachd teirmeach àrd (AlN: 170–230 W/m·K):Freagarrach airson pacadh dùmhlachd àrd.

• Eas-bhuannachdan:

  • Neo-aon-chriostal:Chan urrainn dhaibh fàs innealan a chumail gu dìreach, air an cleachdadh mar shubstratan pacaidh a-mhàin.

8. Fo-stratan Sònraichte

• SOI (Silicon air Inslitheoir):

  • Structar:Ceapaire sileacon/SiO₂/sileacon.

  • Buannachdan:A’ lughdachadh comas dìosganach, air a chruadhachadh le rèididheachd, casg aodion (air a chleachdadh ann an RF, MEMS).

  • Eas-bhuannachdan:30–50% nas daoire na silicon mòr-chuid.

• Grèis-chlach (SiO₂):Air a chleachdadh ann am masgaichean-foto agus MEMS; strì an aghaidh teòthachd àrd ach glè bhrùideil.

• Daoimean:Fo-strat an giùlain teirmeach as àirde (>2000 W/m·K), fo R&D airson sgaoileadh teas anabarrach.

Clàr Geàrr-chunntas Coimeasach

Prìomh nithean airson taghadh fo-strat

• Riatanasan coileanaidh:GaAs/InP airson àrd-tricead; SiC airson bholtadh àrd, teòthachd àrd; GaAs/InP/GaN airson optoelectronics.

• Cuingealachaidhean cosgais:Tha electronics luchd-cleachdaidh a’ fàbharachadh silicon; faodaidh raointean àrd-inbhe prìsean SiC / GaN a dhearbhadh.

• Iom-fhillteachd amalachaidh:Tha silicon fhathast riatanach airson co-chòrdalachd CMOS.

• Riaghladh teirmeach:Is fheàrr le tagraidhean àrd-chumhachd SiC no GaN stèidhichte air daoimean.

• Aibidh slabhraidh solair:Si > Sapphire > GaAs > SiC > GaN > InP.

Gluasad san Àm ri Teachd

Bidh amalachadh eadar-dhealaichte (me, GaN-air-Si, GaN-air-SiC) a’ cothromachadh coileanadh agus cosgais, a’ stiùireadh adhartasan ann an 5G, carbadan dealain, agus coimpiutaireachd cuantamach.