Safir je monokristal aluminijevog oksida, pripada trodijelnom kristalnom sustavu, heksagonalne strukture. Njegova kristalna struktura sastoji se od tri atoma kisika i dva atoma aluminija u kovalentnoj vezi, vrlo gusto raspoređenih, s jakim lancem veze i energijom rešetke, dok u unutrašnjosti kristala gotovo da nema nečistoća ili nedostataka, pa ima izvrsnu električnu izolaciju, prozirnost, dobru toplinsku vodljivost i visoku krutost. Široko se koristi kao optički prozorski i visokoučinkoviti supstratni materijal. Međutim, molekularna struktura safira je složena i postoji anizotropija, a utjecaj na odgovarajuća fizikalna svojstva također je vrlo različit za obradu i upotrebu različitih kristalnih smjerova, pa je i upotreba različita. Općenito, safirne podloge dostupne su u smjerovima C, R, A i M ravnine.
PrimjenaSafirna pločica u C-ravnini
Galijev nitrid (GaN) kao poluvodič treće generacije sa širokim energetskim razmakom, ima široki izravni energetski razmak, jaku atomsku vezu, visoku toplinsku vodljivost, dobru kemijsku stabilnost (gotovo ga ne nagriza nijedna kiselina) i snažnu otpornost na zračenje, te ima široke mogućnosti u primjeni optoelektronike, visokotemperaturnih i energetskih uređaja te visokofrekventnih mikrovalnih uređaja. Međutim, zbog visoke točke taljenja GaN-a, teško je dobiti velike monokristalne materijale, pa je uobičajeni način provođenje heteroepitaksijalnog rasta na drugim podlogama, što ima veće zahtjeve za materijale podloge.
U usporedbi ssafirna podlogas drugim kristalnim površinama, stopa neusklađenosti konstante rešetke između safirne pločice C-ravnine (orijentacija <0001>) i filmova deponiranih u skupinama Ⅲ-Ⅴ i Ⅱ-Ⅵ (kao što je GaN) je relativno mala, a stopa neusklađenosti konstante rešetke između njih dvoje iAlN filmovikoji se može koristiti kao međusloj je još manji i zadovoljava zahtjeve otpornosti na visoke temperature u procesu kristalizacije GaN-a. Stoga je uobičajeni supstratni materijal za rast GaN-a, koji se može koristiti za izradu bijelih/plavih/zelenih LED dioda, laserskih dioda, infracrvenih detektora i tako dalje.
Vrijedi spomenuti da GaN film uzgojen na safirnoj podlozi u C-ravnini raste duž svoje polarne osi, odnosno smjera C-osi, što nije samo zreo proces rasta i epitaksije, relativno niska cijena, stabilna fizikalna i kemijska svojstva, već i bolje performanse obrade. Atomi C-orijentirane safirne pločice vezani su u O-al-al-o-al-O rasporedu, dok su M-orijentirani i A-orijentirani safirni kristali vezani u al-O-al-O. Budući da Al-Al ima nižu energiju veze i slabiju vezu od Al-O u usporedbi s M-orijentiranim i A-orijentiranim safirnim kristalima, obrada C-safira uglavnom se svodi na otvaranje Al-Al ključa, koji je lakši za obradu i može postići veću kvalitetu površine, a zatim i bolju epitaksijalnu kvalitetu galijevog nitrida, što može poboljšati kvalitetu ultra visoke svjetline bijele/plave LED diode. S druge strane, filmovi uzgojeni duž C-osi imaju spontane i piezoelektrične polarizacijske efekte, što rezultira jakim unutarnjim električnim poljem unutar filmova (kvantne jame aktivnog sloja), što uvelike smanjuje svjetlosnu učinkovitost GaN filmova.
Safirna pločica u A-ravniniaplikacija
Zbog svojih izvrsnih sveobuhvatnih performansi, posebno izvrsne propusnosti, safirni monokristal može poboljšati učinak prodiranja infracrvenog zračenja i postati idealan materijal za prozore u srednjem infracrvenom području, koji se široko koristi u vojnoj fotoelektričnoj opremi. Gdje je A safir polarna ravnina (C ravnina) u normalnom smjeru površine, to je nepolarna površina. Općenito, kvaliteta A-orijentiranog safirnog kristala je bolja od one C-orijentiranog kristala, s manje dislokacija, manje mozaične strukture i potpunijom kristalnom strukturom, tako da ima bolje performanse propusnosti svjetlosti. Istovremeno, zbog načina atomskog vezanja Al-O-Al-O u ravnini a, tvrdoća i otpornost na habanje A-orijentiranog safira su znatno veće od one C-orijentiranog safira. Stoga se A-usmjereni čipovi uglavnom koriste kao materijali za prozore; Osim toga, safir A ima ujednačenu dielektričnu konstantu i visoka izolacijska svojstva, pa se može primijeniti u hibridnoj mikroelektronici, ali i za rast vrhunskih vodiča, poput upotrebe TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, te za rast heterogenih epitaksijalnih supravodljivih filmova na kompozitnoj podlozi safira od cerijevog oksida (CeO2). Međutim, zbog velike energije veze Al-O, teže ga je obraditi.
PrimjenaR/M ravna safirna pločica
R-ravnina je nepolarna površina safira, tako da promjena položaja R-ravnine u safirnom uređaju daje mu različita mehanička, toplinska, električna i optička svojstva. Općenito, safirna podloga s R-površinom preferira se za heteroepitaksijalno taloženje silicija, uglavnom za primjenu u poluvodičkim, mikrovalnim i mikroelektroničkim integriranim krugovima, u proizvodnji olova, drugih supravodljivih komponenti, otpornika visokog otpora, a galijev arsenid također se može koristiti za rast R-tipa podloge. Trenutno, s popularnošću pametnih telefona i tablet računalnih sustava, safirna podloga s R-površinom zamijenila je postojeće složene SAW uređaje koji se koriste za pametne telefone i tablet računala, pružajući podlogu za uređaje koji mogu poboljšati performanse.
U slučaju kršenja, kontaktirajte brisanje
Vrijeme objave: 16. srpnja 2024.