Safirul este un monocristal de alumină, aparținând sistemului cristalin tripartit, cu structură hexagonală. Structura sa cristalină este compusă din trei atomi de oxigen și doi atomi de aluminiu, aranjați în mod covalent, cu legături puternice și energie de rețea. În interiorul cristalului, acesta este aproape lipsit de impurități sau defecte, având astfel o izolație electrică excelentă, transparență, o conductivitate termică bună și o rigiditate ridicată. Este utilizat pe scară largă ca material pentru ferestre optice și substraturi de înaltă performanță. Cu toate acestea, structura moleculară a safirului este complexă și prezintă anizotropie, iar impactul asupra proprietăților fizice corespunzătoare este, de asemenea, foarte diferit în funcție de direcțiile cristaline de prelucrare și utilizare, astfel încât și utilizarea este diferită. În general, substraturile de safir sunt disponibile în direcțiile planului C, R, A și M.
AplicareaPlachetă de safir în planul C
Nitrura de galiu (GaN), un semiconductor de generația a treia cu bandă interzisă largă, are o bandă interzisă directă largă, o legătură atomică puternică, o conductivitate termică ridicată, o stabilitate chimică bună (aproape necorodată de niciun acid) și o capacitate anti-iradiere puternică, având perspective largi în aplicațiile optoelectronice, dispozitivelor de temperatură și putere ridicate și dispozitivelor cu microunde de înaltă frecvență. Cu toate acestea, din cauza punctului de topire ridicat al GaN, este dificil să se obțină materiale monocristaline de dimensiuni mari, așa că metoda obișnuită este de a realiza creșterea heteroepitaxică pe alte substraturi, ceea ce are cerințe mai mari pentru materialele substratului.
Comparativ cusubstrat de safircu alte fețe cristaline, rata de nepotrivire a constantei de rețea dintre placheta de safir din planul C (orientare <0001>) și peliculele depuse în grupurile Ⅲ-Ⅴ și Ⅱ-Ⅵ (cum ar fi GaN) este relativ mică, iar rata de nepotrivire a constantei de rețea dintre cele două șiFilme AlNcare poate fi utilizat ca strat tampon este chiar mai mic și îndeplinește cerințele de rezistență la temperaturi ridicate în procesul de cristalizare a GaN. Prin urmare, este un material substrat comun pentru creșterea GaN, putând fi utilizat pentru a realiza LED-uri albe/albastre/verzi, diode laser, detectoare cu infraroșu și așa mai departe.
Este de menționat faptul că pelicula de GaN crescută pe substratul de safir în planul C crește de-a lungul axei sale polare, adică în direcția axei C, ceea ce nu este doar un proces de creștere matură și un proces de epitaxie, un cost relativ scăzut, proprietăți fizice și chimice stabile, ci și o performanță de procesare mai bună. Atomii plachetei de safir orientate pe C sunt legați într-un aranjament O-al-al-o-al-O, în timp ce cristalele de safir orientate pe M și A sunt legate în al-O-al-O. Deoarece Al-Al are o energie de legare mai mică și o legare mai slabă decât Al-O, în comparație cu cristalele de safir orientate pe M și A, procesarea safirului C constă în principal în deschiderea cheii Al-Al, care este mai ușor de procesat și poate obține o calitate mai bună a suprafeței, și apoi obține o calitate epitaxială mai bună a nitrurii de galiu, ceea ce poate îmbunătăți calitatea LED-urilor alb/albastru cu luminozitate ultra-înaltă. Pe de altă parte, peliculele crescute de-a lungul axei C au efecte de polarizare spontană și piezoelectrică, rezultând un câmp electric intern puternic în interiorul peliculelor (strat activ cuantic Wells), ceea ce reduce considerabil eficiența luminoasă a peliculelor de GaN.
Plachetă de safir din planul Aaplicație
Datorită performanțelor sale excelente, în special a transmitanței excelente, monocristalul de safir poate spori efectul de penetrare în infraroșu și poate deveni un material ideal pentru ferestre în infraroșu mediu, fiind utilizat pe scară largă în echipamentele fotoelectrice militare. Acolo unde safirul A este un plan polar (plan C) în direcția normală a feței, este o suprafață nepolară. În general, calitatea cristalului de safir orientat spre A este mai bună decât cea a cristalului orientat spre C, având dislocații mai mici, o structură mozaică mai redusă și o structură cristalină mai completă, deci are o performanță mai bună de transmisie a luminii. În același timp, datorită modului de legătură atomică Al-O-Al-O pe planul A, duritatea și rezistența la uzură a safirului orientat spre A sunt semnificativ mai mari decât cele ale safirului orientat spre C. Prin urmare, așchiile orientate spre A sunt utilizate în principal ca materiale pentru ferestre; În plus, safirul are o constantă dielectrică uniformă și proprietăți de izolație ridicate, astfel încât poate fi aplicat în tehnologia microelectronică hibridă, dar și pentru creșterea unor conductori excelenți, cum ar fi utilizarea TlBaCaCuO₂ (TbBaCaCuO₂), Tl-2212, creșterea unor pelicule supraconductoare epitaxiale eterogene pe un substrat compozit de safir din oxid de ceriu (CeO₂). Cu toate acestea, datorită energiei de legătură mari a Al-O, este mai dificil de procesat.
AplicareaPlachetă de safir plană R/M
Planul R este suprafața nepolară a unui safir, astfel încât schimbarea poziției planului R într-un dispozitiv din safir îi conferă acestuia proprietăți mecanice, termice, electrice și optice diferite. În general, substratul de safir cu suprafață R este preferat pentru depunerea heteroepitaxială a siliciului, în principal pentru aplicații în circuite integrate semiconductoare, microunde și microelectronice, în producția de plumb, alte componente supraconductoare, rezistențe de înaltă rezistență, arseniura de galiu poate fi, de asemenea, utilizată pentru creșterea substratului de tip R. În prezent, odată cu popularitatea telefoanelor inteligente și a sistemelor de tablete, substratul de safir cu suprafață R a înlocuit dispozitivele SAW compuse existente utilizate pentru telefoane inteligente și tablete, oferind un substrat pentru dispozitive care pot îmbunătăți performanța.
Dacă există o încălcare, contactați ștergerea
Data publicării: 16 iulie 2024