Safīrs ir alumīnija oksīda monokristāls, kas pieder pie trīsdaļīgas kristālu sistēmas ar sešstūra struktūru. Tā kristāla struktūru veido trīs skābekļa atomi un divi alumīnija atomi kovalentās saitēs, kas izvietoti ļoti cieši, ar spēcīgu saites ķēdes un režģa enerģiju, un tā kristāla iekšpusē gandrīz nav piemaisījumu vai defektu, tāpēc tam ir lieliska elektriskā izolācija, caurspīdīgums, laba siltumvadītspēja un augsta stingrība. To plaši izmanto kā optisko logu un augstas veiktspējas substrātu materiālus. Tomēr safīra molekulārā struktūra ir sarežģīta, un tai piemīt anizotropija, un ietekme uz atbilstošajām fizikālajām īpašībām ir ļoti atšķirīga atkarībā no apstrādes un izmantošanas dažādiem kristāla virzieniem, tāpēc arī pielietojums ir atšķirīgs. Kopumā safīra substrāti ir pieejami C, R, A un M plaknes virzienos.
PiemērošanaC-plaknes safīra vafele
Gallija nitrīds (GaN) kā trešās paaudzes pusvadītājs ar platu joslas spraugu, tam ir plaša tiešā joslas sprauga, spēcīga atomu saite, augsta siltumvadītspēja, laba ķīmiskā stabilitāte (gandrīz nerūsē neviena skābe) un spēcīga izturība pret apstarošanu, un tam ir plašas perspektīvas optoelektronikā, augstas temperatūras un jaudas ierīcēs, kā arī augstfrekvences mikroviļņu ierīcēs. Tomēr GaN augstās kušanas temperatūras dēļ ir grūti iegūt liela izmēra monokristālu materiālus, tāpēc visizplatītākā metode ir heteroepitaksijas audzēšana uz citiem substrātiem, kam ir augstākas prasības substrātu materiāliem.
Salīdzinot arsafīra substrātsar citām kristāla virsmām režģa konstantes neatbilstības līmenis starp C plaknes (<0001> orientācijas) safīra plēvi un plēvēm, kas nogulsnētas grupās Ⅲ-Ⅴ un Ⅱ-Ⅵ (piemēram, GaN), ir relatīvi mazs, un režģa konstantes neatbilstības līmenis starp abiem unAlN plēves...ko var izmantot kā buferslāni, ir vēl mazāks un atbilst augstas temperatūras izturības prasībām GaN kristalizācijas procesā. Tāpēc tas ir izplatīts substrāta materiāls GaN audzēšanai, ko var izmantot baltu/zilu/zaļu gaismas diožu, lāzerdiožu, infrasarkano detektoru u.c. izgatavošanai.
Jāatzīmē, ka GaN plēve, kas audzēta uz C plaknes safīra substrāta, aug pa tās polāro asi, tas ir, C ass virzienā, kas ir ne tikai nobriedis augšanas process un epitaksijas process, salīdzinoši zemas izmaksas, stabilas fizikālās un ķīmiskās īpašības, bet arī labāka apstrādes veiktspēja. C orientētās safīra plāksnes atomi ir savienoti O-al-al-o-al-O izkārtojumā, savukārt M un A orientētie safīra kristāli ir savienoti al-O-al-O. Tā kā Al-Al ir zemāka saistīšanas enerģija un vājāka saistīšana nekā Al-O, salīdzinot ar M un A orientētiem safīra kristāliem, C safīra apstrāde galvenokārt ir paredzēta Al-Al atslēgas atvēršanai, ko ir vieglāk apstrādāt, un var iegūt augstāku virsmas kvalitāti, un pēc tam iegūt labāku gallija nitrīda epitaksiālo kvalitāti, kas var uzlabot īpaši spilgtu balto/zilo LED kvalitāti. No otras puses, plēvēm, kas audzētas pa C asi, ir spontānas un pjezoelektriskas polarizācijas efekti, kā rezultātā plēvju iekšpusē rodas spēcīgs iekšējais elektriskais lauks (aktīvā slāņa kvantu akas), kas ievērojami samazina GaN plēvju gaismas efektivitāti.
A-plaknes safīra vafelepieteikums
Pateicoties izcilajai visaptverošajai veiktspējai, īpaši lieliskajai caurlaidībai, safīra monokristāls var uzlabot infrasarkanā starojuma iespiešanās efektu un kļūt par ideālu vidēja infrasarkanā starojuma logu materiālu, ko plaši izmanto militārajās fotoelektriskajās iekārtās. A safīra virsma ir polārā plaknē (C plaknē) normālajā virzienā pret virsmu, kas ir nepolāra. Kopumā A orientēta safīra kristāla kvalitāte ir labāka nekā C orientētam kristālam, ar mazāku dislokāciju, mazāku mozaīkas struktūru un pilnīgāku kristāla struktūru, tāpēc tam ir labāka gaismas caurlaidība. Tajā pašā laikā, pateicoties Al-O-Al-O atomu saistīšanas režīmam A plaknē, A orientēta safīra cietība un nodilumizturība ir ievērojami augstāka nekā C orientētam safīram. Tāpēc A virziena skaidas galvenokārt tiek izmantotas kā logu materiāli; Turklāt A-safīram ir arī vienāda dielektriskā konstante un augstas izolācijas īpašības, tāpēc to var izmantot hibrīdajā mikroelektronikas tehnoloģijā, kā arī izcilu vadītāju izveidē, piemēram, TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 izmantošanā, heterogēnu epitaksiālu supravadošu plēvju izveidē uz cērija oksīda (CeO2) safīra kompozītmateriāla substrāta. Tomēr arī Al-O lielās saites enerģijas dēļ to ir grūtāk apstrādāt.
PiemērošanaR/M plaknes safīra vafele
R plakne ir safīra nepolārā virsma, tāpēc R plaknes pozīcijas maiņa safīra ierīcē piešķir tai dažādas mehāniskās, termiskās, elektriskās un optiskās īpašības. Kopumā R virsmas safīra substrāts ir vēlams silīcija heteroepitaksiālai nogulsnēšanai, galvenokārt pusvadītāju, mikroviļņu un mikroelektronikas integrēto shēmu lietojumprogrammās, svina, citu supravadošu komponentu, augstas pretestības rezistoru ražošanā, gallija arsenīdu var izmantot arī R tipa substrāta audzēšanai. Pašlaik, pieaugot viedtālruņu un planšetdatoru sistēmu popularitātei, R virsmas safīra substrāts ir aizstājis esošās saliktās SAW ierīces, ko izmanto viedtālruņos un planšetdatoros, nodrošinot substrātu ierīcēm, kas var uzlabot veiktspēju.
Pārkāpuma gadījumā sazinieties ar dzēšanas dienestu.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 16. jūlijs