Nínú iṣẹ́ semiconductor, àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ ni ohun èlò tí iṣẹ́ ẹ̀rọ náà sinmi lé. Àwọn ohun ìní ti ara, ooru, àti iná mànàmáná wọn ní ipa lórí ìṣiṣẹ́, ìgbẹ́kẹ̀lé, àti ìwọ̀n ìlò. Láàrín gbogbo àwọn àṣàyàn, sapphire (Al₂O₃), silicon (Si), àti silicon carbide (SiC) ti di àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ tí a ń lò jùlọ, ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn sì tayọ ní àwọn agbègbè ìmọ̀-ẹ̀rọ ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀. Àpilẹ̀kọ yìí ń ṣe àgbéyẹ̀wò àwọn ànímọ́ ohun èlò wọn, àwọn ibi ìlò, àti àwọn ìdàgbàsókè ọjọ́ iwájú.
Sapphire: Ẹṣin Iṣẹ́ Ojú
Sapphire jẹ́ ìrísí crystal kan ṣoṣo ti aluminiomu oxide pẹ̀lú ìlà onígun mẹ́fà. Àwọn ohun ìní pàtàkì rẹ̀ ní líle àrà ọ̀tọ̀ (Mohs hardness 9), ìfarahàn ojú tí ó gbòòrò láti ultraviolet sí infurarẹẹdi, àti agbára ìdènà kẹ́míkà tí ó lágbára, èyí tí ó mú kí ó dára fún àwọn ẹ̀rọ optoelectronic àti àwọn àyíká líle. Àwọn ọ̀nà ìdàgbàsókè onílọsíwájú bíi Heat Exchange Method àti ọ̀nà Kyropoulos, tí a so pọ̀ mọ́ polishing kemikali-mechanical (CMP), ń ṣe àwọn wafers pẹ̀lú ìrísí ojú ilẹ̀ sub-nanometer.
Àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ Sapphire ni a ń lò fún ọ̀pọ̀lọ́pọ̀ nínú àwọn LED àti Micro-LED gẹ́gẹ́ bí àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ epitaxial GaN, níbi tí àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ sapphire tí a ṣe àwòrán wọn (PSS) ti mú kí ìyọkúrò ìmọ́lẹ̀ sunwọ̀n síi. A tún ń lò wọ́n nínú àwọn ẹ̀rọ RF onígbà púpọ̀ nítorí àwọn ohun èlò ìdábòbò iná mànàmáná wọn, àti nínú àwọn ohun èlò ẹ̀rọ itanna oníbàárà àti afẹ́fẹ́ gẹ́gẹ́ bí ààbò fèrèsé àti ìbòrí sensọ. Àwọn ìdíwọ́ pẹ̀lú ìwọ̀nba ìgbóná ooru tí ó kéré (35–42 W/m·K) àti àìbáramu lattice pẹ̀lú GaN, èyí tí ó nílò àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ buffer láti dín àwọn àbùkù kù.
Silikoni: Ipìlẹ̀ Microelectronics
Silikoni si maa wa ni ipilẹ̀ ẹ̀rọ itanna ibile nitori eto-aye ile-iṣẹ rẹ̀ ti o dagba, agbara itanna ti a le ṣatunṣe nipasẹ doping, ati awọn agbara ooru ti o wa ni iwọntunwọnsi (iyipada ooru ~150 W/m·K, aaye yo 1410°C). Ju 90% ti awọn iyika ti a ti sopọ mọ, pẹlu awọn CPU, iranti, ati awọn ẹrọ ọgbọn, ni a ṣe lori awọn wafers silikoni. Silikoni tun n ṣakoso awọn sẹẹli fọtovoltaic ati pe a lo o ni lilo pupọ ninu awọn ẹrọ agbara kekere si alabọde bii IGBTs ati MOSFETs.
Sibẹsibẹ, silikoni dojuko awọn ipenija ninu awọn ohun elo foliteji giga ati awọn ohun elo igbohunsafẹfẹ giga nitori bandgap ti o dín (1.12 eV) ati bandgap aiṣe-taara, eyiti o dinku ṣiṣe imunadoko itujade ina.
Silikoni Carbide: Olùṣẹ̀dá Agbára Gíga
SiC jẹ́ ohun èlò semiconductor ìran kẹta pẹ̀lú bandgap gbígbòòrò (3.2 eV), folti ìfọ́ọ́lẹ̀ gíga (3 MV/cm), agbára ìgbóná gíga gíga (~490 W/m·K), àti iyàrá ìfọ́ọ́lẹ̀ elekitironi kíákíá (~2×10⁷ cm/s). Àwọn ànímọ́ wọ̀nyí mú kí ó dára fún àwọn ẹ̀rọ ìfọ́ọ́lẹ̀ gíga gíga, agbára gíga, àti ìgbagbogbo gíga. A sábà máa ń gbin àwọn ohun èlò SiC nípasẹ̀ ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ ti ara (PVT) ní ìwọ̀n otútù tí ó ju 2000°C lọ, pẹ̀lú àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ tí ó díjú àti tí ó péye.
Àwọn ohun èlò tí a lò fún àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ iná mànàmáná ni àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ SiC MOSFETs, níbi tí SiC MOSFETs ti ń mú kí iṣẹ́ inverter ṣiṣẹ́ dáadáa síi ní 5–10%, àwọn ètò ìbánisọ̀rọ̀ 5G tí ń lo SiC semi-insulating fún àwọn ẹ̀rọ GaN RF, àti àwọn grid smart pẹ̀lú góòlù gíga-fóltéèjì tààrà (HVDC) tí ó ń dín àdánù agbára kù ní 30%. Àwọn ìdíwọ́ ni owó gíga (àwọn wafer 6-inch jẹ́ owó 20–30 ní ìlọ́po méjì ju silicon lọ) àti àwọn ìpèníjà ṣíṣe nítorí líle líle.
Awọn ipa afikun ati oju-iwoye ọjọ iwaju
Sapphire, silicon, àti SiC jẹ́ àgbékalẹ̀ ètò ìṣiṣẹ́ abẹ́lé tó ń ṣe àfikún nínú iṣẹ́ semiconductor. Sapphire ló ń ṣe àkóso optoelectronics, silicon ló ń ṣe àtìlẹ́yìn fún microelectronics àti àwọn ẹ̀rọ agbára kékeré sí àárín, SiC ló sì ń ṣe àkóso ẹ̀rọ itanna agbára gíga, agbára ìgbóná gíga, àti agbára tó ń ṣiṣẹ́ dáadáa.
Àwọn ìdàgbàsókè ọjọ́ iwájú pẹ̀lú fífẹ̀ sí àwọn ohun èlò sapphire nínú àwọn LED oní-jinlẹ̀-UV àti àwọn micro-LED, èyí tí ó mú kí GaN heteroepitaxy tí ó wà ní Si mú iṣẹ́ ìgbohùngbà gíga pọ̀ sí i, àti fífẹ̀ sí iṣẹ́ SiC wafer sí 8 inches pẹ̀lú ìdàgbàsókè àti ìnáwó tí ó dára sí i. Papọ̀, àwọn ohun èlò wọ̀nyí ń mú ìṣẹ̀dá tuntun wá sí 5G, AI, àti ìṣíkiri iná mànàmáná, èyí tí ó ń ṣe àtúnṣe ìran tuntun ti ìmọ̀-ẹ̀rọ semiconductor.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù kọkànlá-24-2025