ნახევარგამტარი
რა არის ნახევარგამტარი?
ნახევარგამტარული მოწყობილობა არის ელექტრონული კომპონენტი, რომელიც იყენებს ელექტრულ გამტარობას, მაგრამ აქვს თვისებები, რომლებიც დირიჟორის, მაგალითად სპილენძისა და იზოლატორს შორისაა, როგორიცაა მინა. ეს მოწყობილობები იყენებენ ელექტრულ გამტარობას მყარ მდგომარეობაში, განსხვავებით აირისებური ან თერმიონული გამოსხივებისგან ვაკუუმში და მათ შეცვალეს ვაკუუმის მილები უმეტეს თანამედროვე აპლიკაციებში.
ნახევარგამტარების ყველაზე გავრცელებული გამოყენება ინტეგრირებული მიკროსქემის ჩიპებშია. ჩვენი თანამედროვე გამოთვლითი მოწყობილობები, მათ შორის მობილური ტელეფონები და ტაბლეტები, შეიძლება შეიცავდეს მილიარდობით პატარა ნახევარგამტარს, რომლებიც გაერთიანებულია ერთ ჩიპებზე, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ერთ ნახევარგამტარულ ვაფლზე.
ნახევარგამტარის გამტარობით მანიპულირება შესაძლებელია რამდენიმე გზით, მაგალითად, ელექტრული ან მაგნიტური ველის შემოღებით, სინათლის ან სითბოს ზემოქმედებით, ან დოპირებული მონოკრისტალური სილიკონის ბადის მექანიკური დეფორმაციის გამო. მიუხედავად იმისა, რომ ტექნიკური ახსნა საკმაოდ დეტალურია, ნახევარგამტარების მანიპულირება არის ის, რამაც შესაძლებელი გახადა ჩვენი დღევანდელი ციფრული რევოლუცია.
როგორ გამოიყენება ალუმინი ნახევარგამტარებში?
ალუმინს აქვს მრავალი თვისება, რაც მას უპირველეს არჩევანს ხდის ნახევარგამტარებსა და მიკროჩიპებში გამოსაყენებლად. მაგალითად, ალუმინს აქვს უმაღლესი ადჰეზია სილიციუმის დიოქსიდთან, ნახევარგამტარების ძირითად კომპონენტთან (აქედან მიიღო სახელი სილიკონის ველი). მისი ელექტრული თვისებები, კერძოდ, რომ მას აქვს დაბალი ელექტრული წინააღმდეგობა და მავთულხლართებთან შესანიშნავ კონტაქტს ქმნის, ალუმინის კიდევ ერთი უპირატესობაა. ასევე მნიშვნელოვანია, რომ ადვილია ალუმინის სტრუქტურირება მშრალ დამუშავების პროცესებში, რაც გადამწყვეტი ნაბიჯია ნახევარგამტარების წარმოებაში. მიუხედავად იმისა, რომ სხვა ლითონები, როგორიცაა სპილენძი და ვერცხლი, გვთავაზობენ უკეთეს კოროზიის წინააღმდეგობას და ელექტრო სიმტკიცეს, ისინი ასევე ბევრად უფრო ძვირია ვიდრე ალუმინი.
ალუმინის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული გამოყენება ნახევარგამტარების წარმოებაში არის დახშობის ტექნოლოგიის პროცესში. მაღალი სისუფთავის ლითონებისა და სილიციუმის ნანო სისქის თხელი ფენა მიკროპროცესორულ ვაფლებში მიიღწევა ფიზიკური ორთქლის დეპონირების პროცესის მეშვეობით, რომელიც ცნობილია როგორც სპტერინგი. მასალა გამოიდევნება სამიზნედან და დეპონირდება სილიციუმის სუბსტრატის ფენაზე ვაკუუმურ კამერაში, რომელიც სავსეა გაზით, რათა ხელი შეუწყოს პროცედურის გაადვილებას; ჩვეულებრივ ინერტული გაზი, როგორიცაა არგონი.
ამ სამიზნეების საყრდენი ფირფიტები დამზადებულია ალუმინისგან მაღალი სისუფთავის მასალებით დეპონირებისთვის, როგორიცაა ტანტალი, სპილენძი, ტიტანი, ვოლფრამი ან 99,9999% სუფთა ალუმინი, შეკრული მათ ზედაპირზე. სუბსტრატის გამტარი ზედაპირის ფოტოელექტრული ან ქიმიური გრავირება ქმნის მიკროსკოპული მიკროსქემის შაბლონებს, რომლებიც გამოიყენება ნახევარგამტარის ფუნქციაში.
ყველაზე გავრცელებული ალუმინის შენადნობი ნახევარგამტარულ დამუშავებაში არის 6061. შენადნობის საუკეთესო მუშაობის უზრუნველსაყოფად, ზოგადად, ლითონის ზედაპირზე გამოყენებული იქნება დამცავი ანოდირებული ფენა, რომელიც გაზრდის კოროზიის წინააღმდეგობას.
იმის გამო, რომ ისინი ასეთი ზუსტი მოწყობილობებია, კოროზიის და სხვა პრობლემების ყურადღებით მონიტორინგი უნდა მოხდეს. აღმოჩენილია რამდენიმე ფაქტორი, რომლებიც ხელს უწყობენ კოროზიას ნახევარგამტარულ მოწყობილობებში, მაგალითად, პლასტმასში შეფუთვაში.