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 ланцюгом зв’язку та енергією решітки, а його Всередині кристала майже немає домішок або дефектів, тому він має відмінну електроізоляцію, прозорість, хорошу теплопровідність і високі характеристики жорсткості. 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 застосування оптоелектроніки, високотемпературних і енергетичних пристроїв і високочастотних мікрохвильових пристроїв. 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), відносно невелика, і невідповідність постійної решітки ставка між двома іПлівки 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 її полярної осі, тобто в напрямку осі C, що є не лише зрілим процесом росту та процесом епітаксії, відносно низькою вартістю, стабільною фізичною і хімічні властивості, а також кращу продуктивність 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, порівняно з M-орієнтованими та A-орієнтованими сапфіровими кристалами, обробка C-сапфіра полягає в основному для відкриття ключа Al-Al, який легше обробляти , і може 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 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, зростання гетерогенних епітаксіальних надпровідних плівок на композитній підкладці з сапфіру оксиду церію (CeO2). 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 R-поверхні є кращою для гетероепітаксійного осадження кремнію, головним чином для напівпровідникових, мікрохвильових і мікроелектронних інтегральних схем, у виробництві свинцю, інших надпровідних компонентів, резисторів високого опору, арсенід галію також може використовуватися для R- тип росту субстрату. 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