يېڭى ئەۋلاد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئاساسلىرى: ياقۇت، كرېمنىي ۋە كرېمنىي كاربىد

يېرىم ئۆتكۈزگۈچ سانائىتىدە، ئاساسىي ماتېرىياللار ئۈسكۈنە ئىقتىدارىغا تايىنىدىغان ئاساسىي ماتېرىيال. ئۇلارنىڭ فىزىكىلىق، ئىسسىقلىق ۋە ئېلېكتر خۇسۇسىيەتلىرى ئۈنۈملۈكلۈك، ئىشەنچلىكلىك ۋە قوللىنىش دائىرىسىگە بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىدۇ. بارلىق تاللاشلار ئىچىدە، ياقۇت (Al₂O₃)، كرېمنىي (Si) ۋە كرېمنىي كاربىد (SiC) ئەڭ كۆپ ئىشلىتىلىدىغان ئاساسىي ماتېرىيالغا ئايلاندى، ھەر بىرى ئوخشىمىغان تېخنىكا ساھەلىرىدە ئۈستۈنلۈكنى ئىگىلەيدۇ. بۇ ماقالىدە ئۇلارنىڭ ماتېرىيال خۇسۇسىيەتلىرى، قوللىنىش دائىرىسى ۋە كەلگۈسىدىكى تەرەققىيات يۈزلىنىشى تەكشۈرۈلىدۇ.

ياقۇت: ئوپتىكىلىق خىزمەت ئات

ياقۇت ئاليۇمىن ئوكسىدىنىڭ ئالتە تەرەپلىك تور شەكلىدىكى بىر خىل كرىستاللىق شەكلى. ئۇنىڭ ئاساسلىق خۇسۇسىيەتلىرى ئالاھىدە قاتتىقلىق (Mohs قاتتىقلىقى 9)، ئۇلترابىنەفشە نۇردىن ئىنفىرا قىزىل نۇرغىچە بولغان كەڭ ئوپتىكىلىق سۈزۈكلۈك ۋە كۈچلۈك خىمىيىلىك قارشىلىق قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ، بۇ ئۇنى ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەر ۋە قاتتىق مۇھىتلارغا ماسلاشتۇرىدۇ. ئىسسىقلىق ئالماشتۇرۇش ئۇسۇلى ۋە كىروپولوس ئۇسۇلى قاتارلىق ئىلغار ئۆستۈرۈش تېخنىكىلىرى، خىمىيىلىك-مېخانىكىلىق سىلىقلاش (CMP) بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ، نانومېتىردىن تۆۋەن يۈزەكى پۇراقلىقلىقتىكى ۋافلىلارنى ئىشلەپچىقىرىدۇ.

ياقۇت ئاساسىي ماتېرىياللىرى LED ۋە Micro-LED لاردا GaN ئېپىتاكسىيە قەۋىتى سۈپىتىدە كەڭ قوللىنىلىدۇ، بۇ يەردە نەقىشلىك ياقۇت ئاساسىي ماتېرىياللىرى (PSS) نۇر چىقىرىش ئۈنۈمىنى ئاشۇرىدۇ. ئۇلار يەنە ئېلېكتر ئىزولياتسىيە خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن يۇقىرى چاستوتىلىق RF ئۈسكۈنىلىرىدە، ئىستېمال ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرى ۋە ئاۋىئاتسىيە ئىشلىرىدا قوغداش دېرىزىلىرى ۋە سېنزور قاپقىقى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. چەكلىمىلەر نىسبەتەن تۆۋەن ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى (35–42 W/m·K) ۋە GaN بىلەن تور ماس كەلمەسلىكىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ، بۇ بولسا نۇقسانلارنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن بۇففېر قەۋىتى تەلەپ قىلىدۇ.

كرېمنىي: مىكرو ئېلېكترون فوندى

كرېمنىي پىشقان سانائەت ئېكولوگىيە سىستېمىسى، قوشما ئارقىلىق تەڭشىگىلى بولىدىغان ئېلېكتر ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە ئوتتۇراھال ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتى (ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى ~150 W/m·K، ئېرىش نۇقتىسى 1410°C) سەۋەبىدىن ئەنئەنىۋى ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىنىڭ ئاساسى بولۇپ كەلمەكتە. مەركىزى بىر تەرەپ قىلغۇچ، ئىچكى ساقلىغۇچ ۋە لوگىكا ئۈسكۈنىلىرى قاتارلىق بىرلەشتۈرۈلگەن توك يوللىرىنىڭ %90 تىن كۆپرەكى كرېمنىي لېنتىسىدا ياسىلىدۇ. كرېمنىي يەنە فوتوۋولت باتارېيەلىرىدە ئاساسلىق ئورۇندا تۇرىدۇ ھەمدە IGBT ۋە MOSFET قاتارلىق تۆۋەن ۋە ئوتتۇرا قۇۋۋەتلىك ئۈسكۈنىلەردە كەڭ قوللىنىلىدۇ.

قانداقلا بولمىسۇن، كرېمنىينىڭ تار بەلۋاغ بوشلۇقى (1.12 eV) ۋە ۋاسىتىلىك بەلۋاغ بوشلۇقى سەۋەبىدىن، يۇقىرى توك بېسىمى ۋە يۇقىرى چاستوتىلىق قوللىنىشچان پروگراممىلاردا قىيىنچىلىقلارغا دۇچ كېلىۋاتىدۇ، بۇ بولسا نۇر تارقىتىش ئۈنۈمىنى چەكلەيدۇ.

كرېمنىي كاربىدى: يۇقىرى قۇۋۋەتلىك يېڭىلىق ياراتقۇچى

SiC ئۈچىنچى ئەۋلاد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىيال بولۇپ، كەڭ بەلۋاغ بوشلۇقى (3.2 eV)، يۇقىرى پارچىلىنىش توك بېسىمى (3 MV/cm)، يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى (~490 W/m·K) ۋە تېز ئېلېكترون تويۇنۇش سۈرئىتى (~2×10⁷ cm/s) غا ئىگە. بۇ ئالاھىدىلىكلەر ئۇنى يۇقىرى توك بېسىمى، يۇقىرى قۇۋۋەت ۋە يۇقىرى چاستوتىلىق ئۈسكۈنىلەر ئۈچۈن ئەڭ ماس كېلىدۇ. SiC ئاساسىي ماتېرىياللىرى ئادەتتە 2000 سېلسىيە گرادۇستىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا فىزىكىلىق پار توشۇش (PVT) ئارقىلىق ئۆستۈرۈلىدۇ، مۇرەككەپ ۋە ئېنىق بىر تەرەپ قىلىش تەلىپى بار.

قوللىنىشچانلىقى ئېلېكترلىك ماشىنىلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ، بۇ ماشىنىلاردا SiC MOSFET لار ئىنۋېرتېرنىڭ ئۈنۈمىنى 5-10% ئاشۇرىدۇ، GaN RF ئۈسكۈنىلىرى ئۈچۈن يېرىم ئىزولياتورلۇق SiC ئىشلىتىدىغان 5G ئالاقە سىستېمىسى ۋە يۇقىرى ۋولتلۇق بىۋاسىتە توك (HVDC) يەتكۈزۈش ئىقتىدارىغا ئىگە ئەقلىي ئىقتىدارلىق تورلار ئېنېرگىيە يوقىتىشنى %30 گىچە ئازايتىدۇ. چەكلىمىلەر يۇقىرى باھا (6 دىيۇملۇق لېنتىلار كرېمنىيدىن 20-30 ھەسسە قىممەت) ۋە ئىنتايىن قاتتىقلىق سەۋەبىدىن بىر تەرەپ قىلىش قىيىنچىلىقى قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ.

تولۇقلىغۇچى روللار ۋە كەلگۈسىگە نەزەر

ياقۇت، كرېمنىي ۋە SiC يېرىم ئۆتكۈزگۈچ سانائىتىدە تولۇقلايدىغان ئاساسىي ئېكولوگىيىلىك سىستېما ھاسىل قىلىدۇ. ياقۇت ئوپتوئېلېكترون ساھەسىدە ئۈستۈنلۈكنى ئىگىلەيدۇ، كرېمنىي ئەنئەنىۋى مىكروئېلېكترون ۋە تۆۋەن ۋە ئوتتۇرا قۇۋۋەتلىك ئۈسكۈنىلەرنى قوللايدۇ، SiC بولسا يۇقىرى توك بېسىمى، يۇقىرى چاستوتا ۋە يۇقىرى ئۈنۈملۈك قۇۋۋەتلىك ئېلېكترون ساھەسىدە باشلامچىلىق رولىنى ئوينايدۇ.

كەلگۈسىدىكى تەرەققىياتلار چوڭقۇر ئۇلترا بىنەپشە نۇرلۇق LED ۋە مىكرو LED لاردا سافرىت قوللىنىلىشىنى كېڭەيتىش، Si ئاساسلىق GaN گېتېروئېپىتاكسىيەسىنىڭ يۇقىرى چاستوتىلىق ئىقتىدارنى ئاشۇرۇشىغا شارائىت ھازىرلاش ۋە SiC لېنتىسى ئىشلەپچىقىرىش مىقدارىنى 8 دىيۇمغا كېڭەيتىش ئارقىلىق مەھسۇلات مىقدارى ۋە تەننەرخ ئۈنۈمىنى ئاشۇرۇش قاتارلىقلارنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. بۇ ماتېرىياللار بىرلىكتە 5G، سۈنئىي ئەقىل ۋە ئېلېكتر ھەرىكەتچانلىقى قاتارلىق ساھەلەردە يېڭىلىق يارىتىشنى ئىلگىرى سۈرۈپ، كېيىنكى ئەۋلاد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ تېخنىكىسىنى شەكىللەندۈرمەكتە.