Safír je monokrystal oxidu hlinitého, patří do tripartitního krystalového systému, hexagonální struktury, jeho krystalová struktura je složena ze tří atomů kyslíku a dvou atomů hliníku typu kovalentní vazby, uspořádaných velmi těsně, se silným vazebným řetězcem a energií mřížky, přičemž jeho Krystalový interiér téměř žádné nečistoty nebo vady, takže má vynikající elektrickou izolaci, průhlednost, dobrou tepelnou vodivost a vysokou tuhost. Široce se používá jako optické okno a vysoce výkonné substrátové materiály. Molekulární struktura safíru je však složitá a je zde anizotropie a dopad na odpovídající fyzikální vlastnosti je také velmi odlišný pro zpracování a použití různých krystalových směrů, takže použití je také odlišné. Obecně jsou safírové substráty dostupné v rovinách C, R, A a M.
AplikaceC-plane safírový plátek
Gallium nitrid (GaN) jako polovodič třetí generace se širokým pásmovým odstupem, má širokou přímou mezeru v pásmu, silnou atomovou vazbu, vysokou tepelnou vodivost, dobrou chemickou stabilitu (téměř nekoroduje žádnou kyselinou) a silnou antiradiační schopnost a má široké vyhlídky v aplikace optoelektroniky, vysokoteplotních a výkonových zařízení a vysokofrekvenčních mikrovlnných zařízení. Vzhledem k vysoké teplotě tání GaN je však obtížné získat monokrystalické materiály velkých rozměrů, takže běžným způsobem je provádění heteroepitaxního růstu na jiných substrátech, což má vyšší požadavky na materiály substrátu.
Ve srovnání ssafírový substráts jinými krystalovými plochami je míra nesouladu mřížkové konstanty mezi safírovým plátkem v rovině C (orientace <0001>) a filmy uloženými ve skupinách Ⅲ-Ⅴ a Ⅱ-Ⅵ (jako je GaN) relativně malá a konstantní nesoulad mřížky sazba mezi dvěma aAlN filmykterá může být použita jako nárazníková vrstva je ještě menší a splňuje požadavky na vysokou teplotní odolnost v procesu krystalizace GaN. Proto je to běžný substrátový materiál pro růst GaN, který lze použít k výrobě bílých/modrých/zelených LED diod, laserových diod, infračervených detektorů a tak dále.
Za zmínku stojí, že film GaN pěstovaný na safírovém substrátu C-plane roste podél své polární osy, to znamená ve směru osy C, což je nejen zralý růstový proces a proces epitaxe, relativně nízká cena, stabilní fyzikální a chemické vlastnosti, ale také lepší zpracovatelský výkon. Atomy C-orientovaného safírového plátku jsou vázány v uspořádání O-al-al-o-al-O, zatímco M-orientované a A-orientované safírové krystaly jsou vázány v al-O-al-O. Protože Al-Al má nižší vazebnou energii a slabší vazbu než Al-O ve srovnání s M-orientovanými a A-orientovanými safírovými krystaly, zpracování C-safíru spočívá hlavně v otevření klíče Al-Al, který se snadněji zpracovává. a může získat vyšší kvalitu povrchu a poté získat lepší epitaxní kvalitu nitridu galia, což může zlepšit kvalitu bílé/modré LED s ultra vysokým jasem. Na druhé straně filmy rostoucí podél osy C mají spontánní a piezoelektrické polarizační efekty, což má za následek silné vnitřní elektrické pole uvnitř filmů (aktivní vrstva kvantových jamek), což výrazně snižuje světelnou účinnost filmů GaN.
Safírový plátek A-planeaplikace
Díky svému vynikajícímu komplexnímu výkonu, zejména vynikající propustnosti, může safírový monokrystal zvýšit efekt pronikání infračerveného záření a stát se ideálním materiálem pro střední infračervené okno, který je široce používán ve vojenských fotoelektrických zařízeních. Kde A safír je polární rovina (rovina C) v normálním směru plochy, je nepolární povrch. Obecně platí, že kvalita safírového krystalu orientovaného na A je lepší než kvalita krystalu orientovaného na C, s menší dislokací, méně mozaikovou strukturou a úplnější krystalovou strukturou, takže má lepší přenos světla. Zároveň je díky režimu atomové vazby Al-O-Al-O v rovině a tvrdost a odolnost proti opotřebení u safíru orientovaného na A výrazně vyšší než u safíru orientovaného na C. Proto se jako okenní materiály většinou používají A-directional chips; Kromě toho má A safír také stejnoměrnou dielektrickou konstantu a vysoké izolační vlastnosti, takže jej lze použít pro hybridní mikroelektronickou technologii, ale také pro růst skvělých vodičů, jako je použití TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, růst heterogenních epitaxních supravodivých vrstev na safírovém kompozitním substrátu oxidu ceru (CeO2). Avšak také kvůli velké vazebné energii Al-O je obtížnější jej zpracovat.
Aplikace zR/M rovinný safírový plátek
R-rovina je nepolární povrch safíru, takže změna polohy R-roviny v safírovém zařízení mu dává různé mechanické, tepelné, elektrické a optické vlastnosti. Obecně je safírový substrát R-povrchu preferován pro heteroepitaxní nanášení křemíku, hlavně pro aplikace polovodičových, mikrovlnných a mikroelektronických integrovaných obvodů, při výrobě olova, jiných supravodivých součástek, vysokoodporových rezistorů, pro R- lze použít i arsenid galia růst typu substrátu. V současnosti, s popularitou chytrých telefonů a tabletových počítačových systémů, nahradil R-face safírový substrát stávající složená SAW zařízení používaná pro chytré telefony a tabletové počítače a poskytuje substrát pro zařízení, která mohou zlepšit výkon.
Pokud došlo k porušení, kontaktujte smazat
Čas odeslání: 16. července 2024