Сапфір є монокристалом оксиду алюмінію, належить до тристоронньої кристалічної системи, гексагональної структури, його кристалічна структура складається з трьох атомів кисню та двох атомів алюмінію в ковалентному типі зв’язку, розташованих дуже близько, з сильним зв’язуючим ланцюгом та енергією решітки, тоді як його внутрішній кристал майже не містить домішок або дефектів, тому він має чудову електричну ізоляцію, прозорість, хорошу теплопровідність та високу жорсткість. характеристики. Широко використовується як оптичне вікно та високоякісні матеріали для підкладки. Однак молекулярна структура сапфіру є складною та існує анізотропія, і вплив на відповідні фізичні властивості також дуже різний для обробки та використання різних напрямків кристалів, тому використання також різне. Загалом сапфірові підкладки доступні в напрямках C, R, A та M.
ЗастосуванняСапфірова пластина C-площини
Нітрид галію (GaN) як широкозонний напівпровідник третього покоління має широку пряму заборонену зону, міцний атомний зв’язок, високу теплопровідність, добру хімічну стабільність (майже не роз’їдається жодною кислотою) і сильну здатність проти опромінення, і має широкі перспективи в застосуванні в оптоелектроніці, високотемпературних і енергетичних приладах і високочастотних мікрохвильових приладах. Однак через високу температуру плавлення GaN важко отримати монокристалічні матеріали великого розміру, тому поширеним способом є проведення гетероепітаксійного вирощування на інших підкладках, що пред’являє вищі вимоги до матеріалів підкладки.
У порівнянні зсапфірова підкладказ іншими кристалічними гранями швидкість невідповідності постійної решітки між сапфіровою пластиною C-площини (орієнтація <0001>) і плівками, нанесеними в групах Ⅲ-Ⅴ і Ⅱ-Ⅵ (таких як GaN), є відносно невеликою, і швидкість невідповідності постійної решітки між ними таПлівки AlNякий можна використовувати як буферний шар, ще менший, і він відповідає вимогам стійкості до високих температур у процесі кристалізації GaN. Тому це звичайний матеріал підкладки для росту GaN, який можна використовувати для виготовлення білих/синіх/зелених світлодіодів, лазерних діодів, інфрачервоних детекторів тощо.
Варто зазначити, що плівка GaN, вирощена на сапфіровій підкладці C-площини, росте вздовж своєї полярної осі, тобто в напрямку осі C, що є не тільки зрілим процесом росту та процесом епітаксії, відносно низькою вартістю, стабільними фізико-хімічними властивостями, але й кращою продуктивністю обробки. Атоми C-орієнтованої сапфірової пластини з’єднані в структурі O-al-al-o-al-O, тоді як M-орієнтовані та A-орієнтовані кристали сапфіру зв’язані в al-O-al-O. Оскільки Al-Al має нижчу енергію зв’язку та слабший зв’язок, ніж Al-O, у порівнянні з M- та A-орієнтованими сапфіровими кристалами, обробка C-сапфіра полягає в основному для відкриття ключа Al-Al, який легше обробляти, і можна отримати вищу якість поверхні, а потім отримати кращу епітаксіальну якість нітриду галію, що може покращити якість білого/синього світлодіода надвисокої яскравості. З іншого боку, плівки, вирощені вздовж осі С, мають спонтанні та п’єзоелектричні ефекти поляризації, що призводить до сильного внутрішнього електричного поля всередині плівок (квантові ями активного шару), що значно знижує світлову ефективність плівок GaN.
Сапфірова пластина площини Адодаток
Завдяки своїм відмінним характеристикам, особливо чудовому пропусканню, сапфіровий монокристал може посилити ефект проникнення інфрачервоного випромінювання та стати ідеальним матеріалом для вікон середнього інфрачервоного діапазону, який широко використовується у військовому фотоелектричному обладнанні. Де сапфір є полярною площиною (площиною C) у нормальному напрямку грані, це неполярна поверхня. Як правило, якість A-орієнтованого сапфірового кристала краща, ніж C-орієнтованого кристала, з меншою кількістю дислокацій, меншою мозаїчною структурою та більш повною кристалічною структурою, тому воно має кращі показники пропускання світла. У той же час, завдяки режиму атомного зв’язку Al-O-Al-O на площині a, твердість і зносостійкість A-орієнтованого сапфіру значно вищі, ніж у C-орієнтованого сапфіру. Тому в якості віконних матеріалів здебільшого використовується стружка А-спрямування; Крім того, сапфір A також має рівномірну діелектричну проникність і високі ізоляційні властивості, тому його можна застосовувати в технологіях гібридної мікроелектроніки, а також для вирощування чудових провідників, таких як використання TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, вирощування неоднорідних епітаксіальних надпровідних плівок на сапфірі з оксиду церію (CeO2). композитна підкладка. Однак також через велику енергію зв'язку Al-O його складніше обробляти.
ЗастосуванняСапфірова пластина R/M
R-площина — це неполярна поверхня сапфіра, тому зміна положення R-площини в сапфіровому пристрої надає їй різних механічних, термічних, електричних і оптичних властивостей. Загалом сапфірова підкладка з R-поверхнею є кращою для гетероепітаксіального осадження кремнію, головним чином для напівпровідникових, мікрохвильових і мікроелектронних інтегральних схем, у виробництві свинцю, інших надпровідних компонентів, резисторів високого опору, арсеніду галію також можна використовувати для вирощування підкладки R-типу. Наразі, завдяки популярності смартфонів і планшетних комп’ютерних систем, сапфірова підкладка R-face замінила існуючі складні пристрої SAW, які використовуються для смартфонів і планшетних комп’ютерів, забезпечивши підкладку для пристроїв, які можуть покращити продуктивність.
Якщо є порушення, контакт видалити
Час публікації: 16 липня 2024 р