Szafir jest pojedynczym kryształem tlenku glinu, należy do trójdzielnego układu krystalicznego, struktura heksagonalna, jego struktura krystaliczna składa się z trzech atomów tlenu i dwóch atomów glinu w wiązaniu kowalencyjnym, ułożonych bardzo ściśle, z silnym łańcuchem wiązania i energią sieci, podczas gdy jego wnętrze kryształu prawie nie zawiera zanieczyszczeń ani defektów, dzięki czemu ma doskonałą izolację elektryczną, przezroczystość, dobrą przewodność cieplną i wysokie właściwości sztywności. Szeroko stosowany jako okna optyczne i materiały podłożowe o wysokiej wydajności. Jednak struktura molekularna szafiru jest złożona i występuje anizotropia, a wpływ na odpowiadające właściwości fizyczne jest również bardzo różny w przypadku przetwarzania i stosowania różnych kierunków kryształu, więc zastosowanie jest również inne. Zasadniczo podłoża szafirowe są dostępne w kierunkach płaszczyzn C, R, A i M.
ZastosowaniePłytka szafirowa C-plane
Azotek galu (GaN) jako szerokopasmowy półprzewodnik trzeciej generacji, ma szeroką bezpośrednią przerwę pasmową, silne wiązanie atomowe, wysoką przewodność cieplną, dobrą stabilność chemiczną (prawie niekorodujący pod wpływem żadnego kwasu) i silne właściwości przeciwpromieniowe, a także szerokie perspektywy w zastosowaniach optoelektronicznych, urządzeniach wysokotemperaturowych i energetycznych oraz urządzeniach mikrofalowych o wysokiej częstotliwości. Jednak ze względu na wysoką temperaturę topnienia GaN trudno jest uzyskać materiały monokrystaliczne o dużych rozmiarach, więc powszechnym sposobem jest przeprowadzenie wzrostu heteroepitaksji na innych podłożach, co wiąże się z wyższymi wymaganiami dla materiałów podłoża.
W porównaniu zpodłoże szafirowew przypadku innych powierzchni kryształu współczynnik niedopasowania stałej sieci pomiędzy płytką szafirową o płaszczyźnie C (orientacja <0001>) a warstwami osadzonymi w grupach III-III i III-III (takimi jak GaN) jest stosunkowo niewielki, a współczynnik niedopasowania stałej sieci pomiędzy tymi dwoma iFolie AlNktóry może być użyty jako warstwa buforowa jest jeszcze mniejszy i spełnia wymagania wysokiej odporności na temperaturę w procesie krystalizacji GaN. Dlatego jest to powszechny materiał podłoża do wzrostu GaN, który może być używany do produkcji białych/niebieskich/zielonych diod LED, diod laserowych, detektorów podczerwieni i tak dalej.
Warto wspomnieć, że warstwa GaN wyhodowana na podłożu szafirowym w płaszczyźnie C rośnie wzdłuż swojej osi biegunowej, czyli kierunku osi C, co jest nie tylko dojrzałym procesem wzrostu i procesem epitaksji, stosunkowo niskim kosztem, stabilnymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi, ale także lepszą wydajnością przetwarzania. Atomy zorientowanego na C wafla szafirowego są połączone w układzie O-al-al-o-al-O, podczas gdy kryształy szafiru zorientowane na M i A są połączone w układzie al-O-al-O. Ponieważ Al-Al ma niższą energię wiązania i słabsze wiązanie niż Al-O, w porównaniu z kryształami szafiru zorientowanymi na M i A, przetwarzanie szafiru C polega głównie na otwarciu klucza Al-Al, który jest łatwiejszy w obróbce i może uzyskać wyższą jakość powierzchni, a następnie uzyskać lepszą jakość epitaksjalną azotku galu, co może poprawić jakość ultra-jasnej białej/niebieskiej diody LED. Z drugiej strony, warstwy wytworzone wzdłuż osi C wykazują spontaniczne i piezoelektryczne efekty polaryzacji, co skutkuje powstaniem silnego wewnętrznego pola elektrycznego wewnątrz warstw (aktywne warstwy studni kwantowych), co znacznie zmniejsza wydajność świetlną warstw GaN.
Płytka szafirowa typu Aaplikacja
Ze względu na doskonałe kompleksowe działanie, szczególnie doskonałą transmisję, monokryształ szafiru może zwiększyć efekt penetracji podczerwieni i stać się idealnym materiałem okiennym średniej podczerwieni, który jest szeroko stosowany w wojskowym sprzęcie fotoelektrycznym. Gdzie szafir jest płaszczyzną polarną (płaszczyzną C) w kierunku normalnym do powierzchni, jest powierzchnią niepolarną. Ogólnie rzecz biorąc, jakość kryształu szafiru zorientowanego na A jest lepsza niż kryształu zorientowanego na C, z mniejszą dyslokacją, mniejszą strukturą mozaikową i bardziej kompletną strukturą kryształu, więc ma lepszą wydajność transmisji światła. Jednocześnie, ze względu na tryb wiązania atomowego Al-O-Al-O na płaszczyźnie a, twardość i odporność na zużycie szafiru zorientowanego na A są znacznie wyższe niż szafiru zorientowanego na C. Dlatego też chipy kierunkowe A są najczęściej używane jako materiały okienne; Ponadto szafir A ma również jednolitą stałą dielektryczną i wysokie właściwości izolacyjne, dzięki czemu można go stosować w hybrydowej technologii mikroelektronicznej, ale także do wzrostu doskonałych przewodników, takich jak wykorzystanie TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, wzrost heterogenicznych epitaksjalnych nadprzewodzących warstw na kompozytowym podłożu szafirowym z tlenku ceru (CeO2). Jednak również ze względu na dużą energię wiązania Al-O, jest trudniejszy w obróbce.
ZastosowaniePłytka szafirowa R/M
Płaszczyzna R jest niepolarną powierzchnią szafiru, więc zmiana położenia płaszczyzny R w urządzeniu szafirowym nadaje mu różne właściwości mechaniczne, termiczne, elektryczne i optyczne. Ogólnie rzecz biorąc, podłoże szafirowe o powierzchni R jest preferowane do heteroepitaksjalnego osadzania krzemu, głównie do zastosowań w półprzewodnikach, mikrofalach i mikroelektronice, w produkcji ołowiu, innych nadprzewodzących elementów, rezystorów o wysokiej rezystancji, arsenku galu można również używać do wzrostu podłoża typu R. Obecnie, wraz z popularnością smartfonów i systemów komputerowych typu tablet, podłoże szafirowe o powierzchni R zastąpiło istniejące złożone urządzenia SAW stosowane w smartfonach i komputerach typu tablet, zapewniając podłoże dla urządzeń, które mogą poprawić wydajność.
W przypadku naruszenia skontaktuj się z nami, aby usunąć
Czas publikacji: 16-07-2024