ٹنی سیفائر، سیمی کنڈکٹرز کے "بڑے مستقبل" کی حمایت کرتا ہے۔

روزمرہ کی زندگی میں، اسمارٹ فونز اور اسمارٹ واچز جیسے الیکٹرانک آلات ناگزیر ساتھی بن چکے ہیں۔ یہ آلات تیزی سے پتلے اور زیادہ طاقتور ہوتے جا رہے ہیں۔ کیا آپ نے کبھی سوچا ہے کہ کیا چیز ان کے مسلسل ارتقا کو قابل بناتی ہے؟ اس کا جواب سیمی کنڈکٹر مواد میں ہے، اور آج، ہم ان میں سے ایک سب سے نمایاں یعنی نیلم کرسٹل پر توجہ مرکوز کرتے ہیں۔

نیلم کرسٹل، بنیادی طور پر α-Al₂O₃ پر مشتمل ہے، تین آکسیجن ایٹموں اور دو ایلومینیم ایٹموں پر مشتمل ہے جو ہم آہنگی سے جڑے ہوئے ہیں، جو ایک ہیکساگونل جالی کی ساخت بناتے ہیں۔ اگرچہ یہ ظاہری شکل میں منی گریڈ نیلم سے مشابہت رکھتا ہے، صنعتی نیلم کے کرسٹل اعلی کارکردگی پر زور دیتے ہیں۔ کیمیائی طور پر غیر فعال، یہ پانی میں گھلنشیل ہے اور تیزاب اور الکلیس کے خلاف مزاحم ہے، ایک "کیمیائی ڈھال" کے طور پر کام کرتا ہے جو سخت ماحول میں استحکام کو برقرار رکھتا ہے۔ مزید برآں، یہ بہترین آپٹیکل شفافیت کی نمائش کرتا ہے، جس سے روشنی کی موثر ترسیل کی اجازت ملتی ہے۔ مضبوط تھرمل چالکتا، زیادہ گرمی کی روک تھام؛ اور شاندار برقی موصلیت، بغیر رساو کے مستحکم سگنل کی ترسیل کو یقینی بنانا۔ میکانکی طور پر، نیلم 9 کی Mohs سختی کا حامل ہے، جو ہیرے کے بعد دوسرے نمبر پر ہے، جو اسے انتہائی پہننے اور کٹاؤ کے خلاف مزاحم بناتا ہے۔

چپ مینوفیکچرنگ میں خفیہ ہتھیار

(1) کم پاور چپس کے لیے کلیدی مواد

جیسا کہ الیکٹرانکس کا رجحان چھوٹے اور اعلی کارکردگی کی طرف ہے، کم طاقت والے چپس اہم ہو گئے ہیں۔ روایتی چپس نانوسکل موٹائی میں موصلیت کے انحطاط کا شکار ہیں، جس سے موجودہ رساو، بجلی کی کھپت میں اضافہ، اور زیادہ گرمی ہوتی ہے، جس سے استحکام اور عمر میں سمجھوتہ ہوتا ہے۔

چینی اکیڈمی آف سائنسز کے شنگھائی انسٹی ٹیوٹ آف مائیکرو سسٹم اینڈ انفارمیشن ٹیکنالوجی (SIMIT) کے محققین نے دھاتی انٹرکیلیٹڈ آکسیڈیشن ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے مصنوعی نیلم ڈائی الیکٹرک ویفرز تیار کیے، جو سنگل کرسٹل ایلومینیم کو سنگل کرسٹل ایلومینا (سیفائر) میں تبدیل کرتے ہیں۔ 1 nm موٹائی پر، یہ مواد انتہائی کم رساو کرنٹ کی نمائش کرتا ہے، ریاستی کثافت میں کمی اور 2D سیمی کنڈکٹرز کے ساتھ انٹرفیس کے معیار کو بہتر بنانے میں دو آرڈرز کے ذریعے روایتی بے ساختہ ڈائی الیکٹرکس کو پیچھے چھوڑتا ہے۔ اسے 2D مواد کے ساتھ مربوط کرنے سے کم طاقت والی چپس قابل بنتی ہیں، جو اسمارٹ فونز میں بیٹری کی زندگی کو نمایاں طور پر بڑھاتی ہے اور AI اور IoT ایپلی کیشنز میں استحکام کو بڑھاتی ہے۔

(2) گیلیم نائٹرائڈ کے لیے بہترین ساتھی (GaN)

سیمی کنڈکٹر فیلڈ میں، گیلیم نائٹرائڈ (GaN) اپنے منفرد فوائد کی وجہ سے ایک چمکتا ہوا ستارہ بن کر ابھرا ہے۔ 3.4 eV کے بینڈ گیپ کے ساتھ ایک وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر — جو کہ سلکان کے 1.1 eV سے نمایاں طور پر بڑا — GaN اعلی درجہ حرارت، ہائی وولٹیج اور ہائی فریکوئنسی ایپلی کیشنز میں بہترین ہے۔ اس کی ہائی الیکٹران کی نقل و حرکت اور اہم خرابی والے فیلڈ کی طاقت اسے اعلی طاقت، اعلی درجہ حرارت، اعلی تعدد، اور اعلی چمک والے الیکٹرانک آلات کے لیے ایک مثالی مواد بناتی ہے۔ پاور الیکٹرانکس میں، GaN پر مبنی آلات کم توانائی کی کھپت کے ساتھ اعلی تعدد پر کام کرتے ہیں، جو پاور کنورژن اور توانائی کے انتظام میں اعلیٰ کارکردگی پیش کرتے ہیں۔ مائیکرو ویو کمیونیکیشنز میں، GaN ہائی پاور، ہائی فریکونسی اجزاء جیسے کہ 5G پاور ایمپلیفائر، سگنل ٹرانسمیشن کے معیار اور استحکام کو بڑھاتا ہے۔

سیفائر کرسٹل کو GaN کے لیے "کامل پارٹنر" سمجھا جاتا ہے۔ اگرچہ GaN کے ساتھ اس کی جالی کی مماثلت سلکان کاربائیڈ (SiC) سے زیادہ ہے، لیکن نیلم کے ذیلی ذخیرے GaN ایپیٹیکسی کے دوران کم تھرمل مماثلت کو ظاہر کرتے ہیں، جو GaN کی ترقی کے لیے ایک مستحکم بنیاد فراہم کرتے ہیں۔ مزید برآں، نیلم کی بہترین تھرمل چالکتا اور آپٹیکل شفافیت اعلیٰ طاقت والے GaN ڈیوائسز میں موثر گرمی کی کھپت کو سہولت فراہم کرتی ہے، جس سے آپریشنل استحکام اور روشنی کی بہترین پیداوار کی کارکردگی کو یقینی بنایا جاتا ہے۔ اس کی اعلیٰ برقی موصلیت کی خصوصیات سگنل کی مداخلت اور بجلی کے نقصان کو مزید کم کرتی ہیں۔ نیلم اور GaN کے امتزاج نے اعلی کارکردگی والے آلات کی ترقی کا باعث بنی ہے، جس میں GaN پر مبنی LEDs شامل ہیں، جو روشنی اور ڈسپلے کی مارکیٹوں پر حاوی ہیں — گھریلو LED بلب سے لے کر بڑی آؤٹ ڈور اسکرینوں تک — نیز آپٹیکل کمیونیکیشن اور درست لیزر پروسیسنگ میں استعمال ہونے والے لیزر ڈائیوڈس۔

XKH کا GaN-on-sapphire wafer

سیمی کنڈکٹر ایپلی کیشنز کی حدود کو بڑھانا

(1) ملٹری اور ایرو اسپیس ایپلی کیشنز میں "شیلڈ"

فوجی اور ایرو اسپیس ایپلی کیشنز میں آلات اکثر انتہائی حالات میں کام کرتے ہیں۔ خلا میں، خلائی جہاز تقریباً صفر کے قریب درجہ حرارت، شدید کائناتی تابکاری، اور ویکیوم ماحول کے چیلنجوں کو برداشت کرتا ہے۔ فوجی طیارے، اس دوران، تیز رفتار پرواز کے دوران ایرو ڈائنامک ہیٹنگ کی وجہ سے سطح کا درجہ حرارت 1,000 ° C سے زیادہ ہو جاتا ہے، اس کے ساتھ ساتھ میکانیکی بوجھ اور برقی مقناطیسی مداخلت بھی ہوتی ہے۔

سیفائر کرسٹل کی منفرد خصوصیات اسے ان شعبوں میں اہم اجزاء کے لیے ایک مثالی مواد بناتی ہیں۔ اس کی غیر معمولی اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت — ساختی سالمیت کو برقرار رکھتے ہوئے 2,045°C تک برداشت — تھرمل تناؤ میں قابل اعتماد کارکردگی کو یقینی بناتی ہے۔ اس کی تابکاری کی سختی برہمانڈیی اور جوہری ماحول میں بھی فعالیت کو محفوظ رکھتی ہے، مؤثر طریقے سے حساس الیکٹرانکس کو بچاتی ہے۔ ان اوصاف کی وجہ سے اعلی درجہ حرارت والے انفراریڈ (IR) کھڑکیوں میں نیلم کے بڑے پیمانے پر استعمال ہوا ہے۔ میزائل گائیڈنس سسٹم میں، IR ونڈوز کو انتہائی گرمی اور رفتار کے تحت آپٹیکل کلیرٹی کو برقرار رکھنا چاہیے تاکہ ہدف کی درست نشاندہی کو یقینی بنایا جا سکے۔ نیلم پر مبنی IR ونڈوز اعلی تھرمل استحکام کو اعلی IR ٹرانسمیٹینس کے ساتھ جوڑتی ہیں، رہنمائی کی درستگی کو نمایاں طور پر بہتر کرتی ہیں۔ ایرو اسپیس میں، نیلم سیٹلائٹ آپٹیکل سسٹم کی حفاظت کرتا ہے، سخت مداری حالات میں واضح امیجنگ کو قابل بناتا ہے۔

XKH کینیلم آپٹیکل ونڈوز

(2) سپر کنڈکٹرز اور مائیکرو الیکٹرانکس کے لیے نئی فاؤنڈیشن

سپر کنڈکٹیویٹی میں، نیلم سپر کنڈکٹنگ پتلی فلموں کے لیے ایک ناگزیر سبسٹریٹ کے طور پر کام کرتا ہے، جو صفر مزاحمتی ترسیل کو قابل بناتا ہے—انقلابی پاور ٹرانسمیشن، میگلیو ٹرینیں، اور ایم آر آئی سسٹم۔ اعلی کارکردگی والی سپر کنڈکٹنگ فلموں کو مستحکم جالی ساخت کے ساتھ سبسٹریٹس کی ضرورت ہوتی ہے، اور میگنیشیم ڈائبورائیڈ (MgB₂) جیسے مواد کے ساتھ نیلم کی مطابقت بہتر کرنٹ کرنٹ ڈینسٹی اور اہم مقناطیسی فیلڈ والی فلموں کی نشوونما کی اجازت دیتی ہے۔ مثال کے طور پر، نیلم کی مدد سے چلنے والی سپر کنڈکٹنگ فلموں کا استعمال کرتے ہوئے پاور کیبلز توانائی کے نقصان کو کم سے کم کرکے ٹرانسمیشن کی کارکردگی کو ڈرامائی طور پر بہتر کرتی ہیں۔

مائیکرو الیکٹرانکس میں، مخصوص کرسٹاللوگرافک واقفیت کے ساتھ نیلم ذیلی ذخائر — جیسے کہ R-plane (<1-102>) اور A-plane (<11-20>) — جدید مربوط سرکٹس (ICs) کے لیے موزوں سلکان ایپیٹیکسیل تہوں کو فعال کرتے ہیں۔ R-plan sapphire تیز رفتار ICs میں کرسٹل نقائص کو کم کرتا ہے، آپریشنل رفتار اور استحکام کو بڑھاتا ہے، جبکہ A-plane sapphire کی موصلیت کی خصوصیات اور یکساں اجازت نامہ ہائبرڈ مائیکرو الیکٹرانکس اور اعلی درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹر انضمام کو بہتر بناتا ہے۔ یہ سبسٹریٹس اعلی کارکردگی والے کمپیوٹنگ اور ٹیلی کمیونیکیشن کے بنیادی ڈھانچے میں بنیادی چپس کو کم کرتے ہیں۔

XKHکیاےlN-on-NPSS Wafer

سیمی کنڈکٹرز میں سیفائر کرسٹل کا مستقبل

سیفائر نے پہلے ہی سیمی کنڈکٹرز میں چپ فیبریکیشن سے لے کر ایرو اسپیس اور سپر کنڈکٹرز تک بے پناہ قدر کا مظاہرہ کیا ہے۔ جیسے جیسے ٹیکنالوجی ترقی کرے گی، اس کا کردار مزید پھیلے گا۔ مصنوعی ذہانت میں، نیلم سے تعاون یافتہ کم طاقت، اعلیٰ کارکردگی والے چپس صحت کی دیکھ بھال، نقل و حمل اور مالیات میں AI کی ترقی کو آگے بڑھائیں گے۔ کوانٹم کمپیوٹنگ میں، نیلم کی مادی خصوصیات اسے کیوبٹ انضمام کے لیے ایک امید افزا امیدوار کے طور پر رکھتی ہیں۔ دریں اثنا، GaN-on-sapphire آلات 5G/6G کمیونیکیشن ہارڈویئر کے بڑھتے ہوئے مطالبات کو پورا کریں گے۔ آگے بڑھتے ہوئے، نیلم سیمی کنڈکٹر اختراع کا سنگ بنیاد رہے گا، جو انسانیت کی تکنیکی ترقی کو تقویت بخشے گا۔

XKH کا GaN-on-sapphire epitaxial wafer

XKH جدید ترین ایپلی کیشنز کے لیے پریزین انجنیئرڈ سیفائر آپٹیکل ونڈوز اور GaN-on-sapphire wafer سلوشن فراہم کرتا ہے۔ ملکیتی کرسٹل گروتھ اور نانوسکل پالش کرنے والی ٹیکنالوجیز کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، ہم UV سے IR سپیکٹرا تک غیر معمولی ٹرانسمیشن کے ساتھ الٹرا فلیٹ سیفائر ونڈوز فراہم کرتے ہیں، جو ایرو اسپیس، ڈیفنس اور ہائی پاور لیزر سسٹمز کے لیے مثالی ہے۔