နောက်မျိုးဆက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း အောက်ခံများ- နီလာ၊ ဆီလီကွန် နှင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းလုပ်ငန်းတွင်၊ အောက်ခံများသည် စက်ပစ္စည်းစွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် မူတည်သည့် အခြေခံပစ္စည်းဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ၊ အပူနှင့် လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများသည် ထိရောက်မှု၊ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုနှင့် အသုံးချမှုအတိုင်းအတာကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေသည်။ ရွေးချယ်စရာအားလုံးထဲတွင် နီလာ (Al₂O₃)၊ ဆီလီကွန် (Si) နှင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) တို့သည် အသုံးအများဆုံး အောက်ခံများဖြစ်လာပြီး တစ်ခုချင်းစီသည် မတူညီသော နည်းပညာနယ်ပယ်များတွင် ထူးချွန်ကြသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် ၎င်းတို့၏ ပစ္စည်းဝိသေသလက္ခဏာများ၊ အသုံးချမှု ရှုခင်းများနှင့် အနာဂတ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု လမ်းကြောင်းများကို လေ့လာသည်။

Sapphire: အလင်းပညာဆိုင်ရာ အလုပ်လုပ်နိုင်သော စွမ်းအားရှင်

နီလာကျောက်သည် ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန်ရှိသော အလူမီနီယမ်အောက်ဆိုဒ်၏ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲပုံစံဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ အဓိကဂုဏ်သတ္တိများတွင် ထူးခြားသောမာကျောမှု (Mohs မာကျောမှု 9)၊ ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်မှ အနီအောက်ရောင်ခြည်အထိ ကျယ်ပြန့်သော အလင်းတန်းပွင့်လင်းမြင်သာမှုနှင့် ဓာတုဗေဒခံနိုင်ရည်အားကောင်းခြင်းတို့ ပါဝင်သောကြောင့် optoelectronic စက်ပစ္စည်းများနှင့် ကြမ်းတမ်းသောပတ်ဝန်းကျင်များအတွက် အသင့်တော်ဆုံးဖြစ်သည်။ Heat Exchange Method နှင့် Kyropoulos Method ကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့်ကြီးထွားမှုနည်းပညာများကို ဓာတုဗေဒ-စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ඔප දැමීම (CMP) နှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် နာနိုမီတာအောက် မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းသော ဝေဖာများကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။

Sapphire အောက်ခံများကို LEDs နှင့် Micro-LEDs များတွင် GaN epitaxial အလွှာများအဖြစ် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြပြီး၊ ပုံစံရှိသော sapphire အောက်ခံများ (PSS) သည် အလင်းထုတ်ယူမှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်စေသည်။ ၎င်းတို့ကို ၎င်းတို့၏ လျှပ်စစ်လျှပ်ကာဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်း RF ကိရိယာများတွင်လည်း အသုံးပြုကြပြီး၊ စားသုံးသူအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများနှင့် အာကာသယာဉ်အသုံးချမှုများတွင် အကာအကွယ်ပြတင်းပေါက်များနှင့် အာရုံခံအဖုံးများအဖြစ်လည်း အသုံးပြုကြသည်။ ကန့်သတ်ချက်များတွင် အပူစီးကူးမှုနည်းပါးခြင်း (35–42 W/m·K) နှင့် GaN နှင့် lattice မကိုက်ညီမှုတို့ ပါဝင်ပြီး အပြစ်အနာအဆာများကို လျှော့ချရန် buffer layers များ လိုအပ်ပါသည်။

ဆီလီကွန်- မိုက်ခရိုအီလက်ထရွန်းနစ် ဖောင်ဒေးရှင်း

ဆီလီကွန်သည် ၎င်း၏ ရင့်ကျက်သော စက်မှုလုပ်ငန်းဂေဟစနစ်၊ doping မှတစ်ဆင့် ချိန်ညှိနိုင်သော လျှပ်စစ်စီးကူးနိုင်စွမ်းနှင့် အလယ်အလတ် အပူဂုဏ်သတ္တိများ (အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း ~150 W/m·K၊ အရည်ပျော်မှတ် 1410°C) တို့ကြောင့် ရိုးရာအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများ၏ ကျောရိုးအဖြစ် ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။ CPU၊ မှတ်ဉာဏ်နှင့် ယုတ္တိဗေဒကိရိယာများ အပါအဝင် ပေါင်းစပ်ဆားကစ် 90% ကျော်ကို ဆီလီကွန်ဝေဖာများဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည်။ ဆီလီကွန်သည် photovoltaic ဆဲလ်များကိုလည်း လွှမ်းမိုးထားပြီး IGBTs နှင့် MOSFETs ကဲ့သို့သော အနိမ့်မှ အလတ်စား ပါဝါကိရိယာများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုသည်။

သို့သော်လည်း ဆီလီကွန်သည် ၎င်း၏ ကျဉ်းမြောင်းသော bandgap (1.12 eV) နှင့် သွယ်ဝိုက် bandgap တို့ကြောင့် အလင်းထုတ်လွှတ်မှု ထိရောက်မှုကို ကန့်သတ်ထားသောကြောင့် မြင့်မားသော ဗို့အားနှင့် မြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းအသုံးချမှုများတွင် စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်။

ဆီလီကွန်ကာဗိုက်- စွမ်းအားမြင့် တီထွင်သူ

SiC သည် bandgap ကျယ် (3.2 eV)၊ ပြိုကွဲမှုဗို့အားမြင့်မားခြင်း (3 MV/cm2)၊ အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းမြင့်မားခြင်း (~490 W/m·K) နှင့် အီလက်ထရွန်ပြည့်ဝမှုအလျင်မြန်ခြင်း (~2×10⁷ cm/s) ရှိသော တတိယမျိုးဆက် semiconductor ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤဝိသေသလက္ခဏာများသည် မြင့်မားသောဗို့အား၊ မြင့်မားသောပါဝါနှင့် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းစက်ပစ္စည်းများအတွက် စံပြဖြစ်စေသည်။ SiC အောက်ခံများကို ပုံမှန်အားဖြင့် 2000°C ကျော်သော အပူချိန်များတွင် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာအငွေ့သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး (PVT) မှတစ်ဆင့် ကြီးထွားလာလေ့ရှိပြီး ရှုပ်ထွေးပြီး တိကျသော လုပ်ဆောင်မှုလိုအပ်ချက်များရှိသည်။

အသုံးချမှုများတွင် SiC MOSFETs များသည် အင်ဗာတာစွမ်းဆောင်ရည်ကို ၅-၁၀% တိုးတက်စေသည့် လျှပ်စစ်ယာဉ်များ၊ GaN RF စက်ပစ္စည်းများအတွက် semi-insulating SiC ကိုအသုံးပြုသည့် 5G ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များနှင့် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို ၃၀% အထိ လျှော့ချပေးသည့် high-voltage direct current (HVDC) ဂီယာပါသည့် smart grids များ ပါဝင်သည်။ ကန့်သတ်ချက်များမှာ မြင့်မားသောကုန်ကျစရိတ်များ (၆ လက်မ wafers များသည် ဆီလီကွန်ထက် ၂၀-၃၀ ဆ ပိုစျေးကြီးသည်) နှင့် အလွန်အမင်းမာကျောမှုကြောင့် လုပ်ဆောင်ခြင်းဆိုင်ရာစိန်ခေါ်မှုများဖြစ်သည်။

ဖြည့်စွက်အခန်းကဏ္ဍများနှင့် အနာဂတ်အလားအလာ

Sapphire၊ silicon နှင့် SiC တို့သည် semiconductor လုပ်ငန်းတွင် အပြန်အလှန် အထောက်အကူပြု substrate ဂေဟစနစ်ကို ဖွဲ့စည်းပေးသည်။ Sapphire သည် optoelectronics ကို လွှမ်းမိုးထားပြီး silicon သည် ရိုးရာ microelectronics နှင့် low-to-medium power devices များကို ပံ့ပိုးပေးပြီး SiC သည် high-voltage၊ high-frequency နှင့် high-efficiency power electronics များကို ဦးဆောင်သည်။

အနာဂတ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုများတွင် deep-UV LEDs နှင့် micro-LEDs များတွင် sapphire အပလီကေးရှင်းများကို တိုးချဲ့ခြင်း၊ Si-based GaN heteroepitaxy သည် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်ခြင်းနှင့် SiC wafer ထုတ်လုပ်မှုကို 8 လက်မအထိ တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် ထုတ်လုပ်မှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာမှု တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။ ဤပစ္စည်းများအတူတကွပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် 5G၊ AI နှင့် လျှပ်စစ်မိုဘိုင်းလ်နည်းပညာ၏ နောက်မျိုးဆက်တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းနည်းပညာကို ပုံဖော်ပေးနေပါသည်။