Szafir to monokryształ tlenku glinu, należy do trójdzielnego układu kryształów, o strukturze heksagonalnej, jego struktura krystaliczna składa się z trzech atomów tlenu i dwóch atomów glinu w typie wiązania kowalencyjnego, ułożonych bardzo blisko, z silnym łańcuchem wiążącym i energią sieci, podczas gdy jego Kryształowe wnętrze prawie nie zawiera zanieczyszczeń ani wad, dzięki czemu ma doskonałą izolację elektryczną, przezroczystość, dobrą przewodność cieplną i wysoką sztywność. Szeroko stosowane jako okna optyczne i wysokowydajne materiały podłoża. Jednak struktura molekularna szafiru jest złożona i występuje anizotropia, a wpływ na odpowiednie właściwości fizyczne jest również bardzo różny w przypadku przetwarzania i stosowania różnych kierunków kryształów, więc zastosowanie jest również inne. Ogólnie podłoża szafirowe są dostępne w kierunkach płaszczyzny C, R, A i M.
ZastosowaniePłytka szafirowa w kształcie litery C
Azotek galu (GaN) jako półprzewodnik trzeciej generacji o szerokim paśmie wzbronionym, ma szerokie bezpośrednie pasmo wzbronione, silne wiązanie atomowe, wysoką przewodność cieplną, dobrą stabilność chemiczną (prawie nie ulega korozji przez żaden kwas) i silną zdolność przeciwpromieniowania, a także ma szerokie perspektywy w zastosowanie optoelektroniki, urządzeń wysokotemperaturowych i mocy oraz urządzeń mikrofalowych wysokiej częstotliwości. Jednakże ze względu na wysoką temperaturę topnienia GaN, trudno jest uzyskać wielkogabarytowe materiały monokrystaliczne, dlatego powszechnym sposobem jest prowadzenie wzrostu heteroepitaksyjnego na innych podłożach, co ma większe wymagania co do materiałów podłoża.
W porównaniu zpodłoże szafirowew przypadku innych powierzchni kryształu stopień niedopasowania stałej sieci między płytką szafirową w płaszczyźnie C (orientacja <0001>) a warstwami osadzonymi w grupach Ⅲ-Ⅴ i Ⅱ-Ⅵ (takimi jak GaN) jest stosunkowo niewielki, a niedopasowanie stałej sieci stawka pomiędzy dwoma aFolie AlNmogąca służyć jako warstwa buforowa jest jeszcze mniejsza i spełnia wymagania odporności na wysoką temperaturę w procesie krystalizacji GaN. Dlatego jest to powszechny materiał podłoża do wzrostu GaN, który można wykorzystać do produkcji białych/niebieskich/zielonych diod LED, diod laserowych, detektorów podczerwieni i tak dalej.
Warto wspomnieć, że folia GaN wyhodowana na podłożu szafirowym w płaszczyźnie C rośnie wzdłuż swojej osi biegunowej, czyli w kierunku osi C, co jest nie tylko dojrzałym procesem wzrostu i procesem epitaksji, stosunkowo niskim kosztem, stabilnym fizycznym i właściwości chemiczne, ale także lepszą wydajność przetwarzania. Atomy płytki szafirowej zorientowanej na C są związane w układzie O-al-al-o-al-O, podczas gdy kryształy szafiru zorientowane na M i A są związane w 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 biało-niebieskiej diody LED o bardzo wysokiej jasności. Z drugiej strony folie narastające wzdłuż osi C wykazują spontaniczne i piezoelektryczne efekty polaryzacji, w wyniku czego wewnątrz folii powstaje silne wewnętrzne pole elektryczne (studnie kwantowe warstwy aktywnej), co znacznie zmniejsza skuteczność świetlną folii GaN.
Wafel szafirowy w kształcie litery Aaplikacja
Ze względu na doskonałe wszechstronne działanie, szczególnie doskonałą przepuszczalność, pojedynczy kryształ szafiru może zwiększyć efekt penetracji podczerwieni i stać się idealnym materiałem na okno średniej podczerwieni, który jest szeroko stosowany w wojskowym sprzęcie fotoelektrycznym. Gdzie szafir jest płaszczyzną polarną (płaszczyzną C) w kierunku normalnym ściany, jest to powierzchnia niepolarna. Ogólnie rzecz biorąc, jakość kryształu szafirowego zorientowanego na A jest lepsza niż kryształu zorientowanego na C, z mniejszą dyslokacją, mniejszą strukturą mozaikową i pełniejszą strukturą kryształu, dzięki czemu ma lepszą transmisję światła. Jednocześnie, ze względu na tryb wiązania atomowego Al-O-Al-O w płaszczyźnie a, twardość i odporność na zużycie szafiru zorientowanego na A są znacznie wyższe niż szafiru zorientowanego na C. Dlatego też wióry kierunkowe A są najczęściej stosowane jako materiały okienne; Ponadto szafir A ma również jednolitą stałą dielektryczną i wysokie właściwości izolacyjne, dzięki czemu można go zastosować w technologii mikroelektroniki hybrydowej, ale także do tworzenia doskonałych przewodników, takich jak zastosowanie TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, wzrostu heterogenicznych epitaksjalnych warstw nadprzewodzących na podłożu kompozytowym z tlenku ceru (CeO2) i szafiru. Jednakże, również ze względu na dużą energię wiązania Al-O, jest on trudniejszy w obróbce.
ZastosowaniePłaski wafel szafirowy 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 w zastosowaniach półprzewodników, mikrofalowych i mikroelektroniki w układach scalonych, w produkcji ołowiu, innych elementów nadprzewodzących, rezystorów o wysokiej rezystancji, arsenku galu można również zastosować do R- rodzaj wzrostu substratu. Obecnie, wraz z popularnością smartfonów i tabletów, podłoże szafirowe R-face zastąpił istniejące złożone urządzenia SAW używane w smartfonach i tabletach, zapewniając podłoże dla urządzeń, które mogą poprawić wydajność.
Jeśli doszło do naruszenia, skontaktuj się z usunięciem
Czas publikacji: 16 lipca 2024 r