Safir je monokristal aluminijevog oksida, pripada tripartitnom kristalnom sustavu, heksagonalne strukture, njegova kristalna struktura sastoji se od tri atoma kisika i dva atoma aluminija u tipu kovalentne veze, vrlo blisko raspoređenih, s jakim veznim lancem i energijom rešetke, dok je njegova unutrašnjost kristala gotovo da nema nečistoća ili nedostataka, tako da ima izvrsnu električnu izolaciju, prozirnost, dobru toplinsku vodljivost i visoke karakteristike krutosti. Široko korišten kao optički prozor i materijal za podlogu visokih performansi. Međutim, molekularna struktura safira je složena i postoji anizotropija, a utjecaj na odgovarajuća fizička svojstva također je vrlo različit za obradu i upotrebu različitih smjerova kristala, tako da je uporaba također različita. Općenito, safirne podloge dostupne su u C, R, A i M ravninskim smjerovima.
Primjena odSafirna pločica u ravnini C
Galijev nitrid (GaN) kao treća generacija poluvodiča sa širokim razmakom pojasa, ima široki izravni razmak pojasa, jaku atomsku vezu, visoku toplinsku vodljivost, dobru kemijsku stabilnost (gotovo ga ne nagriza nikakva kiselina) i jaku sposobnost protiv zračenja, te ima široke izglede u primjena optoelektronike, visokotemperaturnih i energetskih uređaja i visokofrekventnih mikrovalnih uređaja. Međutim, zbog visokog tališta GaN, teško je dobiti monokristalne materijale velikih dimenzija, pa je uobičajeni način rast heteroepitaksije na drugim supstratima, što ima veće zahtjeve za supstratne materijale.
U usporedbi ssafirna podlogas drugim površinama kristala, stopa neusklađenosti konstante rešetke između C-ravnine (<0001> orijentacija) safirne pločice i filmova položenih u skupinama Ⅲ-Ⅴ i Ⅱ-Ⅵ (kao što je GaN) je relativno mala, a neusklađenost konstante rešetke stopa između dva iAlN filmovikoji se može koristiti kao tamponski sloj još je manji i zadovoljava zahtjeve otpornosti na visoke temperature u procesu kristalizacije GaN. Stoga je to uobičajeni supstratni materijal za rast GaN, koji se može koristiti za izradu bijelih/plavih/zelenih LED dioda, laserskih dioda, infracrvenih detektora i tako dalje.
Vrijedno je spomenuti da GaN film uzgojen na safirnoj podlozi C-ravnine raste duž svoje polarne osi, to jest u smjeru C-osi, što nije samo zreo proces rasta i epitaksija, relativno niska cijena, stabilna fizikalna i kemijska svojstva, ali i bolje performanse obrade. Atomi C-orijentirane safirne pločice povezani su u rasporedu O-al-al-o-al-O, dok su M-orijentirani i A-orijentirani kristali safira povezani u al-O-al-O. Budući da Al-Al ima nižu energiju vezivanja i slabiju vezu od Al-O, u usporedbi s M-orijentiranim i A-orijentiranim kristalima safira, obrada C-safira uglavnom je otvaranje Al-Al ključa, koji je lakši za obradu , i može postići veću kvalitetu površine, a zatim dobiti bolju epitaksijalnu kvalitetu galij nitrida, što može poboljšati kvalitetu bijele/plave LED ultravisoke svjetline. S druge strane, filmovi uzgojeni duž C-osi imaju spontane i piezoelektrične polarizacijske učinke, što rezultira jakim unutarnjim električnim poljem unutar filmova (kvantni bunari aktivnog sloja), što uvelike smanjuje svjetlosnu učinkovitost GaN filmova.
Safirna pločica u ravnini Aprimjena
Zbog svojih izvrsnih sveobuhvatnih performansi, posebno izvrsne propusnosti, monokristal safira može poboljšati učinak prodora infracrvenog zračenja i postati idealan materijal za srednje infracrvene prozore, koji se široko koristi u vojnoj fotoelektričnoj opremi. Gdje je A safir polarna ravnina (C ravnina) u normalnom smjeru lica, to je nepolarna površina. Općenito, kvaliteta A-orijentiranog safirnog kristala bolja je od one C-orijentiranog kristala, s manje dislokacija, manje mozaične strukture i potpunijom kristalnom strukturom, tako da ima bolje performanse prijenosa svjetlosti. U isto vrijeme, zbog Al-O-Al-O načina atomskog vezivanja na ravnini a, tvrdoća i otpornost na habanje A-orijentiranog safira znatno su veće nego kod C-orijentiranog safira. Stoga se A-smjerni čipovi uglavnom koriste kao materijali za prozore; Osim toga, A safir također ima ujednačenu dielektričnu konstantu i visoka izolacijska svojstva, tako da se može primijeniti u tehnologiji hibridne mikroelektronike, ali i za rast vrhunskih vodiča, kao što je upotreba TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, rast heterogenih epitaksijalnih supravodljivih filmova na kompozitnoj podlozi od cerijevog oksida (CeO2) safira. Međutim, također zbog velike energije veze Al-O, teže ga je obraditi.
Primjena odR/M ploča od safira
R-ravnina je nepolarna površina safira, tako da promjena položaja R-ravnine u safirnom uređaju daje različita mehanička, toplinska, električna i optička svojstva. Općenito, R-površinski safirni supstrat poželjan je za heteroepitaksijalno taloženje silicija, uglavnom za poluvodičke, mikrovalne i mikroelektroničke primjene integriranih krugova, u proizvodnji olova, drugih supravodljivih komponenti, otpornika visokog otpora, galijevog arsenida također se može koristiti za R- vrsta rasta supstrata. Trenutno, s popularnošću pametnih telefona i tablet računalnih sustava, R-face safir supstrat je zamijenio postojeće složene SAW uređaje koji se koriste za pametne telefone i tablet računala, pružajući supstrat za uređaje koji mogu poboljšati performanse.
Ako postoji kršenje, kontakt izbrišite
Vrijeme objave: 16. srpnja 2024