يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىشتىكى ئاساسلىق خام ئەشيالار: ۋافېر ئاساسىي قەۋىتىنىڭ تۈرلىرى

يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەردىكى ئاساسلىق ماتېرىيال سۈپىتىدە ۋافېر ئاساسلىرى

ۋافېر ئاساسىي تاختىلىرى يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەرنىڭ فىزىكىلىق توشۇغۇچىسى بولۇپ، ئۇلارنىڭ ماتېرىيال خۇسۇسىيىتى ئۈسكۈنىنىڭ ئىقتىدارى، باھاسى ۋە قوللىنىش ساھەسىنى بىۋاسىتە بەلگىلەيدۇ. تۆۋەندە ۋافېر ئاساسىي تاختىلىرىنىڭ ئاساسلىق تۈرلىرى، ئۇلارنىڭ ئەۋزەللىكى ۋە كەمچىلىكى كۆرسىتىلدى:

1.كرېمنىي (Si)

• بازار ئۈلۈشى:دۇنيا يېرىم ئۆتكۈزگۈچ بازىرىنىڭ %95 تىن كۆپرەكىنى ئىگىلەيدۇ.

• ئەۋزەللىكلىرى:

  • تۆۋەن باھا:مول خام ئەشيا (كرېمنىي دىئوكسىد)، پىشىپ يېتىلگەن ئىشلەپچىقىرىش جەريانلىرى ۋە كۈچلۈك كۆلەم ئىقتىسادى.

  • يۇقىرى جەريان ماسلىشىشچانلىقى:CMOS تېخنىكىسى ئىنتايىن پىشىپ يېتىلگەن بولۇپ، ئىلغار تۈگۈنلەرنى (مەسىلەن، 3nm) قوللايدۇ.

  • ئەلا سۈپەتلىك كىرىستال:دىئامېتىرى چوڭ (ئاساسلىقى 12 دىيۇم، تەرەققىياتىدا 18 دىيۇم)، كەمتۈكلۈك زىچلىقى تۆۋەن بولغان ۋافلىلارنى ئۆستۈرگىلى بولىدۇ.

  • مۇقىم مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتلەر:كېسىش، سىلىقلاش ۋە بىر تەرەپ قىلىش ئاسان.

• كەمچىلىكلىرى:

  • تار بەلۋاغ بوشلۇقى (1.12 eV):يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا يۇقىرى ئېقىش توكى بولۇپ، ئېلېكتىر ئۈسكۈنىسىنىڭ ئۈنۈمىنى چەكلەيدۇ.

  • ۋاسىتىلىك بەلۋاغ بوشلۇقى:نۇر چىقىرىش ئۈنۈمى ناھايىتى تۆۋەن، LED ۋە لازېر قاتارلىق ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرگە ماس كەلمەيدۇ.

  • چەكلىك ئېلېكترون ھەرىكەتچانلىقى:بىرىكمە يېرىم ئۆتكۈزگۈچلەرگە سېلىشتۇرغاندا يۇقىرى چاستوتا ئىقتىدارى تۆۋەن.
    

2.گاللىي ئارسېنىد (GaAs)

• قوللىنىشچان پروگراممىلار:يۇقىرى چاستوتىلىق RF ئۈسكۈنىلىرى (5G/6G)، ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەر (لازېر، قۇياش باتارېيەسى).

• ئەۋزەللىكلىرى:

  • ئېلېكتروننىڭ يۇقىرى ھەرىكەتچانلىقى (كرېمنىينىڭ 5–6 ھەسسىسى):مىللىمېتىر دولقۇنلۇق ئالاقە قاتارلىق يۇقىرى سۈرئەتلىك، يۇقىرى چاستوتىلىق قوللىنىشچان پروگراممىلارغا ماس كېلىدۇ.

  • بىۋاسىتە بەلۋاغ بوشلۇقى (1.42 eV):يۇقىرى ئۈنۈملۈك فوتوئېلېكترلىق ئايلاندۇرۇش، ئىنفىرا قىزىل نۇرلۇق لازېر ۋە LED نىڭ ئاساسى.

  • يۇقىرى تېمپېراتۇرا ۋە رادىئاتسىيەگە قارشىلىق كۆرسىتىش:ئاۋىئاتسىيە ۋە قاتتىق مۇھىتلارغا ماس كېلىدۇ.

• كەمچىلىكلىرى:

  • يۇقىرى باھا:ماتېرىيال كەمچىل، كىرىستال ئۆسۈشى قىيىن (ماڭا چىقىپ كېتىش ئېھتىماللىقى يۇقىرى)، ۋاپپېرنىڭ چوڭلۇقى چەكلىك (ئاساسلىقى 6 دىيۇم).

  • موزلۇق مېخانىكىسى:سۇنۇشقا مايىل، نەتىجىدە پىششىقلاپ ئىشلەش ئۈنۈمى تۆۋەن بولىدۇ.

  • زەھەرلىكلىكى:ئارسېن قاتتىق بىر تەرەپ قىلىش ۋە مۇھىتنى كونترول قىلىشنى تەلەپ قىلىدۇ.

3. كرېمنىي كاربىدى (SiC)

• قوللىنىشچان پروگراممىلار:يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ۋە يۇقىرى ۋولتلۇق ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرى (ئېلېكترونلۇق ماشىنىلارنىڭ ئۆزگەرتكۈچلىرى، توك قاچىلاش پونكىتلىرى)، ئاۋىئاتسىيە-ئالەم قاتنىشى.

• ئەۋزەللىكلىرى:

  • كەڭ بەلۋاغ ئارىلىقى (3.26 eV):يۇقىرى پارچىلىنىش كۈچى (كرېمنىينىڭ 10 ھەسسىسى)، يۇقىرى تېمپېراتۇرىغا بەرداشلىق بېرىش ئىقتىدارى (ئىشلىتىش تېمپېراتۇرىسى >200 سېلسىيە گرادۇس).

  • يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى (≈3× كرېمنىي):ئىسسىقلىق تارقىتىش ئىقتىدارى ناھايىتى ياخشى بولۇپ، سىستېما توك زىچلىقىنى يۇقىرى كۆتۈرىدۇ.

  • ئالماشتۇرۇش زىيىنى تۆۋەن:توك ئايلاندۇرۇش ئۈنۈمىنى ئاشۇرىدۇ.

• كەمچىلىكلىرى:

  • ئاساسىي قاتلام تەييارلاشتىكى قىيىن ئىشلار:كىرىستال ئۆسۈش سۈرئىتى ئاستا (>1 ھەپتە)، نۇقساننى كونترول قىلىش تەس (مىكرو تۇرۇبا، چىقىپ كېتىش)، باھاسى ئىنتايىن يۇقىرى (5–10 ھەسسە كرېمنىي).

  • كىچىك ۋافتا چوڭلۇقى:ئاساسلىقى 4–6 دىيۇم؛ 8 دىيۇم يەنىلا تەرەققىي قىلدۇرۇلۇۋاتىدۇ.

  • بىر تەرەپ قىلىش تەس:ناھايىتى قاتتىق (Mohs 9.5)، كېسىش ۋە سىلىقلاش ۋاقتىنى ئالىدۇ.

4. گاللىي نىترىد (GaN)

• قوللىنىشچان پروگراممىلار:يۇقىرى چاستوتىلىق توك ئۈسكۈنىلىرى (تېز قۇۋۋەتلەش، 5G بازا پونكىتلىرى)، كۆك LED/لازېرلار.

• ئەۋزەللىكلىرى:

  • ئېلېكتروننىڭ ئىنتايىن يۇقىرى ھەرىكەتچانلىقى + كەڭ بەلۋاغ بوشلۇقى (3.4 eV):يۇقىرى چاستوتا (>100 GHz) ۋە يۇقىرى توك بېسىمى ئىقتىدارىنى بىرلەشتۈرىدۇ.

  • تۆۋەن قارشىلىق كۆرسىتىش ئىقتىدارى:ئۈسكۈنىنىڭ توك سەرپىياتىنى ئازايتىدۇ.

  • گېتېروئېپىتاكسىيەگە ماس كېلىدىغانلار:ئادەتتە كرېمنىي، ياقۇت ياكى SiC ئاساسلىرىدا ئۆستۈرۈلىدۇ، بۇ تەننەرخنى تۆۋەنلىتىدۇ.

• كەمچىلىكلىرى:

  • كۆپ مىقداردا يەككە كرىستاللىق ئۆسۈش قىيىن:ھېتېروئېپىتاكسىيە ئاساسلىق ئېقىم، ئەمما تور شەكىللىك ماس كەلمەسلىك نۇقسانلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.

  • يۇقىرى باھا:يەرلىك GaN ئاساسىي ماتېرىياللىرى ناھايىتى قىممەت (2 دىيۇملۇق بىر پارچە تاختاينىڭ باھاسى بىر قانچە مىڭ ئامېرىكا دوللىرى بولۇشى مۇمكىن).

  • ئىشەنچلىكلىك جەھەتتىكى قىيىنچىلىقلار:نۆۋەتتىكى يىمىرىلىش قاتارلىق ھادىسىلەر ئەلالاشتۇرۇشنى تەلەپ قىلىدۇ.

5. ئىندىي فوسفىد (InP)

• قوللىنىشچان پروگراممىلار:يۇقىرى سۈرئەتلىك ئوپتىكىلىق ئالاقە (لازېرلار، فوتودېتېكتورلار)، تېراگېرتس ئۈسكۈنىلىرى.

• ئەۋزەللىكلىرى:

  • ئېلېكتروننىڭ ئىنتايىن يۇقىرى ھەرىكەتچانلىقى:100 GHz دىن يۇقىرى مەشغۇلاتنى قوللايدۇ، GaAs دىن ياخشى ئىشلەيدۇ.

  • دولقۇن ئۇزۇنلۇقى ماس كېلىدىغان بىۋاسىتە بەلۋاغ بوشلۇقى:1.3–1.55 μm ئوپتىك تالا ئالاقىسىنىڭ يادرولۇق ماتېرىيالى.

• كەمچىلىكلىرى:

  • موز ۋە ئىنتايىن قىممەت:ئاساسىي قەۋەتنىڭ باھاسى 100× كرېمنىيدىن ئاشىدۇ، ۋاپپېرنىڭ چوڭلۇقى چەكلىك (4–6 دىيۇم).

6. ياقۇت (Al₂O₃)

• قوللىنىشچان پروگراممىلار:LED چىراغ (GaN ئېپىتاكسىيال ئاساس)، ئىستېمال ئېلېكترون ئۈسكۈنىلىرىنىڭ قاپقىقى ئەينەك.

• ئەۋزەللىكلىرى:

  • تۆۋەن باھا:SiC/GaN ئاساسىي ماتېرىياللىرىغا قارىغاندا خېلىلا ئەرزان.

  • ناھايىتى ياخشى خىمىيىلىك تۇراقلىقلىق:چىرىشكە چىداملىق، يۇقىرى دەرىجىدە ئىسسىقلىق ساقلاش ئىقتىدارىغا ئىگە.

  • ئاشكارالىق:تىك LED قۇرۇلمىلىرىغا ماس كېلىدۇ.

• كەمچىلىكلىرى:

  • GaN بىلەن چوڭ تور ماس كەلمەسلىكى (>13%):يۇقىرى نۇقسان زىچلىقىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، شۇڭا بۇففېر قەۋىتى تەلەپ قىلىنىدۇ.

  • ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى ناچار (كرېمنىينىڭ تەخمىنەن 1/20 قىسمى):يۇقىرى قۇۋۋەتلىك LED چىراغلارنىڭ ئىقتىدارىنى چەكلەيدۇ.

7. كېرامىكا ئاساسلىرى (AlN، BeO قاتارلىقلار)

• قوللىنىشچان پروگراممىلار:يۇقىرى قۇۋۋەتلىك مودۇللار ئۈچۈن ئىسسىقلىق تارقاتقۇچلار.

• ئەۋزەللىكلىرى:

  • ئىزولياتسىيە + يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى (AlN: 170–230 W/m·K):يۇقىرى زىچلىقتىكى ئورالمىلارغا ماس كېلىدۇ.

• كەمچىلىكلىرى:

  • يەككە كىرىستاللىق ئەمەس:ئۈسكۈنىنىڭ ئۆسۈشىنى بىۋاسىتە قوللىيالمايدۇ، پەقەت ئورالما ئاساسى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ.

8. ئالاھىدە سۇبستراتلار

• SOI (ئىزولياتور ئۈستىدىكى كرېمنىي):

  • قۇرۇلما:كرېمنىي/SiO₂/كرېمنىي ساندۋىچ.

  • ئەۋزەللىكلىرى:پارازىت سىغىمچانلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ، رادىئاتسىيەگە چىداملىق، ئېقىشنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ (RF، MEMS دا ئىشلىتىلىدۇ).

  • كەمچىلىكلىرى:كۆپ مىقداردىكى كرېمنىيغا قارىغاندا 30-50% قىممەت.

• كۋارتس (SiO₂):فوتو ماسكا ۋە MEMS دا ئىشلىتىلىدۇ؛ يۇقىرى تېمپېراتۇرىغا چىداملىق، ئەمما ناھايىتى مۇرتقا.

• ئالماس:ئەڭ يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقىغا ئىگە ئاساسىي قاتلام (>2000 W/m·K)، ئىنتايىن يۇقىرى ئىسسىقلىق تارقىتىش ئۈچۈن تەتقىقات ۋە تەرەققىيات ئېلىپ بېرىلىۋاتىدۇ.

سېلىشتۇرما خۇلاسە جەدۋىلى

ئاساسىي قاتلامنى تاللاشتىكى ئاساسلىق ئامىللار

• ئىقتىدار تەلىپى:GaAs/InP يۇقىرى چاستوتىلىق ئۈچۈن؛ SiC يۇقىرى ۋولتلۇق، يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئۈچۈن؛ GaAs/InP/GaN ئوپتوئېلېكترون ئۈچۈن.

• چىقىم چەكلىمىسى:ئىستېمال ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرى كرېمنىينى ياخشى كۆرىدۇ؛ يۇقىرى دەرىجىلىك ساھەلەر SiC/GaN نىڭ باھاسىنى ئاقلىيالايدۇ.

• بىرلەشتۈرۈشنىڭ مۇرەككەپلىكى:كرېمنىي CMOS ماسلىشىشچانلىقى ئۈچۈن ئورنىنى ئالغىلى بولمايدۇ.

• ئىسسىقلىق باشقۇرۇش:يۇقىرى قۇۋۋەتلىك قوللىنىشچان پروگراممىلار SiC ياكى ئالماس ئاساسلىق GaN نى ياخشى كۆرىدۇ.

• تەمىنلەش زەنجىرىنىڭ يېتىلىشى:Si> كۆك ياقۇت> GaAs> SiC> GaN> InP.

كەلگۈسى يۈزلىنىشى

كۆپ خىل بىر گەۋدىلەشتۈرۈش (مەسىلەن، GaN-on-Si، GaN-on-SiC) ئىقتىدار ۋە تەننەرخنى تەڭپۇڭلاشتۇرۇپ، 5G، ئېلېكترلىك ماشىنا ۋە كۋانت ھېسابلاش ساھەسىدىكى ئىلگىرىلەشلەرنى ئىلگىرى سۈرىدۇ.