په نیمه سیمیکمډکټر صنعت کې، سبسټریټونه هغه بنسټیز مواد دي چې د وسیلې فعالیت پرې تکیه کوي. د دوی فزیکي، حرارتي او بریښنایی ملکیتونه په مستقیم ډول موثریت، اعتبار، او د غوښتنلیک ساحه اغیزه کوي. د ټولو انتخابونو په مینځ کې، نیلم (Al₂O₃)، سیلیکون (Si)، او سیلیکون کاربایډ (SiC) ترټولو پراخه کارول شوي سبسټریټونه شوي، چې هر یو یې په مختلفو ټیکنالوژۍ برخو کې غوره دی. دا مقاله د دوی د موادو ځانګړتیاوې، د غوښتنلیک منظره، او د راتلونکي پراختیا رجحانات سپړي.
نیلم: د نظري کار هارس
نیلم د المونیم اکسایډ یو واحد کرسټال بڼه ده چې د شپږګونال جالی سره ده. د هغې کلیدي ځانګړتیاوې استثنایی سختۍ (Mohs سختۍ 9)، د الټرا وایلیټ څخه تر انفراریډ پورې پراخه نظری شفافیت، او قوي کیمیاوي مقاومت شامل دي، چې دا د آپټو الیکترونیکي وسیلو او سخت چاپیریال لپاره مثالی کوي. د ودې پرمختللي تخنیکونه لکه د تودوخې تبادلې میتود او کیروپولوس میتود، د کیمیاوي میخانیکي پالش کولو (CMP) سره یوځای، د فرعي نانومیټر سطحې ناهموارۍ سره ویفرونه تولیدوي.
د نیلم سبسټریټونه په پراخه کچه په LEDs او مایکرو-LEDs کې د GaN ایپیټیکسیل طبقو په توګه کارول کیږي، چیرې چې د نمونې شوي نیلم سبسټریټونه (PSS) د رڼا استخراج موثریت ښه کوي. دوی د لوړ فریکونسۍ RF وسیلو کې د دوی د بریښنایی موصلیت ملکیتونو له امله، او د مصرف کونکي برقیاتو او فضا غوښتنلیکونو کې د محافظتي کړکیو او سینسر پوښونو په توګه هم کارول کیږي. محدودیتونه نسبتا ټیټ حرارتي چالکتیا (35-42 W/m·K) او د GaN سره د جالیو بې اتفاقي شامل دي، کوم چې د نیمګړتیاوو کمولو لپاره بفر پرتونو ته اړتیا لري.
سیلیکون: د مایکرو الیکترونیک بنسټ
سیلیکون د خپل پاخه صنعتي ایکوسیستم، د ډوپینګ له لارې د تنظیم وړ بریښنایی چالکتیا، او منځنۍ تودوخې ملکیتونو (د تودوخې چالکتیا ~ 150 W/m·K، د ویلې کیدو نقطه 1410 °C) له امله د دودیزو بریښنایی توکو ملا تیر پاتې کیږي. د 90٪ څخه ډیر مدغم سرکټونه، پشمول د CPUs، حافظې، او منطقي وسیلو، په سیلیکون ویفرونو کې جوړ شوي دي. سیلیکون د فوتوولټیک حجرو باندې هم تسلط لري او په پراخه کچه د ټیټ څخه تر منځنۍ بریښنا وسیلو لکه IGBTs او MOSFETs کې کارول کیږي.
په هرصورت، سیلیکون د لوړ ولټاژ او لوړ فریکونسۍ غوښتنلیکونو کې د خپل تنګ بینډ ګیپ (1.12 eV) او غیر مستقیم بینډ ګیپ له امله ننګونو سره مخ دی، کوم چې د رڼا د اخراج موثریت محدودوي.
سیلیکون کاربایډ: د لوړ ځواک نوښتګر
SiC د دریم نسل سیمیکمډکټر مواد دی چې پراخه بینډ ګیپ (3.2 eV)، لوړ ماتیدونکی ولټاژ (3 MV/cm)، لوړ حرارتي چالکتیا (~490 W/m·K)، او د الکترون د اشباع چټک سرعت (~2×10⁷ cm/s) لري. دا ځانګړتیاوې دا د لوړ ولټاژ، لوړ بریښنا، او لوړ فریکونسۍ وسیلو لپاره مثالی کوي. د SiC سبسټریټونه معمولا د فزیکي بخار لیږد (PVT) له لارې د 2000 درجو څخه ډیر تودوخې کې کرل کیږي، د پیچلي او دقیق پروسس کولو اړتیاو سره.
په غوښتنلیکونو کې بریښنایی موټرې شاملې دي، چیرې چې SiC MOSFETs د انورټر موثریت 5-10٪ ښه کوي، د GaN RF وسیلو لپاره د نیمه موصل کولو SiC کارولو سره د 5G مخابراتي سیسټمونه، او د لوړ ولټاژ مستقیم جریان (HVDC) لیږد سره سمارټ گرډونه چې د انرژۍ ضایعات تر 30٪ پورې کموي. محدودیتونه لوړ لګښتونه دي (6 انچه ویفرونه د سیلیکون په پرتله 20-30 ځله ډیر ګران دي) او د خورا سختۍ له امله د پروسس ننګونې.
تکمیلي رولونه او راتلونکي لید
نیلم، سیلیکون، او SiC د سیمیکمډکټر صنعت کې د تکمیلي سبسټریټ ایکوسیستم جوړوي. نیلم د آپټو الیکترونیکونو واکمني کوي، سیلیکون د دودیزو مایکرو الیکترونیکونو او ټیټ څخه تر منځني بریښنا وسیلو ملاتړ کوي، او SiC د لوړ ولټاژ، لوړ فریکونسۍ، او لوړ موثریت بریښنا الیکترونیکونو مشري کوي.
په راتلونکي پرمختګونو کې د ژورو UV LEDs او مایکرو LEDs کې د نیلم غوښتنلیکونو پراخول، د Si-based GaN heteroepitaxy فعالول ترڅو د لوړ فریکونسۍ فعالیت لوړ کړي، او د SiC ویفر تولید 8 انچو ته د ښه حاصل او لګښت موثریت سره اندازه کول شامل دي. په ګډه، دا مواد په 5G، AI، او بریښنایی خوځښت کې نوښت چلوي، د سیمیکمډکټر ټیکنالوژۍ راتلونکي نسل ته شکل ورکوي.
د پوسټ وخت: نومبر-۲۴-۲۰۲۵