Сапфир - алюминий оксидінің монокристалы, үш бөлікті кристалдық жүйеге жатады, алтыбұрышты құрылымы бар, оның кристалдық құрылымы ковалентті байланыс түрінде үш оттегі атомынан және екі алюминий атомынан тұрады, өте тығыз орналасқан, күшті байланыс тізбегі мен тор энергиясына ие, ал кристалдық ішінде қоспалар немесе ақаулар жоқ, сондықтан ол тамаша электр оқшаулауына, мөлдірлігіне, жақсы жылу өткізгіштігіне және жоғары қаттылық сипаттамаларына ие. Оптикалық терезе және жоғары өнімді субстрат материалдары ретінде кеңінен қолданылады. Дегенмен, сапфирдің молекулалық құрылымы күрделі және анизотропия бар, және сәйкес физикалық қасиеттерге әсері әртүрлі кристалдық бағыттарды өңдеу және пайдалану үшін де өте әртүрлі, сондықтан қолдану да әртүрлі. Жалпы, сапфир субстраттары C, R, A және M жазықтық бағыттарында болады.
ҚолданылуыC-тәрізді сапфир пластинасы
Галлий нитриді (GaN) кең жолақты үшінші буын жартылай өткізгіші ретінде кең тікелей жолақты саңылауға, күшті атомдық байланысқа, жоғары жылу өткізгіштікке, жақсы химиялық тұрақтылыққа (ешқандай қышқылмен коррозияланбайды) және күшті сәулеленуге қарсы қабілетке ие және оптоэлектрониканы, жоғары температуралы және қуатты құрылғыларды және жоғары жиілікті микротолқынды құрылғыларды қолдануда кең перспективаға ие. Дегенмен, GaN балқу температурасының жоғары болуына байланысты үлкен өлшемді монокристалды материалдарды алу қиын, сондықтан кең таралған әдіс - басқа субстраттарда гетероэпитаксиалды өсіруді жүргізу, бұл субстрат материалдарына жоғары талаптар қояды.
Салыстырғандасапфир субстратыбасқа кристалды беттермен бірге, C-жазықтығы (<0001> бағыты) сапфир пластинасы мен Ⅲ-Ⅴ және Ⅱ-Ⅵ топтарында (мысалы, GaN) тұндырылған қабықшалар арасындағы тор тұрақтысының сәйкес келмеу жылдамдығы салыстырмалы түрде аз, ал екеуі мен тор тұрақтысының сәйкес келмеу жылдамдығы...AlN фильмдерібуферлік қабат ретінде пайдалануға болатын қабат одан да кішірек және GaN кристалдану процесінде жоғары температураға төзімділік талаптарына сай келеді. Сондықтан, ол GaN өсіру үшін кең таралған субстрат материалы болып табылады, оны ақ/көк/жасыл жарықдиодтар, лазерлік диодтар, инфрақызыл детекторлар және т.б. жасау үшін пайдалануға болады.
Айта кету керек, C жазықтығы сапфир негізінде өсірілген GaN пленкасы өзінің полярлық осі бойымен, яғни C осінің бағыты бойынша өседі, бұл тек жетілген өсу процесі мен эпитаксия процесі ғана емес, салыстырмалы түрде арзан, тұрақты физикалық және химиялық қасиеттері, сонымен қатар өңдеу өнімділігі де жоғары. C-бағытталған сапфир пластинасының атомдары O-al-al-o-al-O орналасуында байланысқан, ал M-бағытталған және A-бағытталған сапфир кристалдары al-O-al-O орналасуында байланысқан. Al-Al M-бағытталған және A-бағытталған сапфир кристалдарымен салыстырғанда Al-O-ға қарағанда төмен байланыс энергиясына және әлсіз байланысқа ие болғандықтан, C-сапфирді өңдеу негізінен Al-Al кілтін ашу үшін жүзеге асырылады, оны өңдеу оңайырақ және бетінің сапасы жоғарырақ болады, содан кейін галлий нитридінің эпитаксиалды сапасы жақсырақ болады, бұл өте жоғары жарықтықты ақ/көк жарықдиодты шамдардың сапасын жақсарта алады. Екінші жағынан, С осі бойымен өсірілген пленкалар өздігінен және пьезоэлектрлік поляризация әсерлеріне ие, бұл пленкалардың ішінде күшті ішкі электр өрісінің пайда болуына әкеледі (белсенді қабат кванттық уэллс), бұл GaN пленкаларының жарық тиімділігін айтарлықтай төмендетеді.
А-тәрізді сапфир пластинасықолданба
Сапфир монокристалы өзінің тамаша кешенді өнімділігінің, әсіресе тамаша өткізгіштігінің арқасында инфрақызыл ену әсерін күшейте алады және әскери фотоэлектрлік жабдықтарда кеңінен қолданылатын тамаша орта инфрақызыл терезе материалына айнала алады. А сапфирі беттің қалыпты бағыттағы полярлық жазықтық (С жазықтығы) болса, полярлық емес бет болып табылады. Жалпы алғанда, А-бағытталған сапфир кристалының сапасы С-бағытталған кристалға қарағанда жақсырақ, дислокациясы аз, мозаикалық құрылымы аз және кристалдық құрылымы толық, сондықтан оның жарық өткізу қабілеті жақсырақ. Сонымен қатар, а жазықтығындағы Al-O-Al-O атомдық байланыс режиміне байланысты, А-бағытталған сапфирдің қаттылығы мен тозуға төзімділігі С-бағытталған сапфирге қарағанда айтарлықтай жоғары. Сондықтан, А-бағытталған чиптер көбінесе терезе материалдары ретінде қолданылады; Сонымен қатар, сапфир біркелкі диэлектрлік тұрақтыға және жоғары оқшаулау қасиеттеріне ие, сондықтан оны гибридті микроэлектроника технологиясына, сондай-ақ TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 қолдану, церий оксиді (CeO2) сапфир композиттік негізіндегі гетерогенді эпитаксиалды асқын өткізгіш қабықшалардың өсуі сияқты керемет өткізгіштерді өсіру үшін де қолдануға болады. Дегенмен, Al-O байланыс энергиясының үлкен болуына байланысты оны өңдеу қиынырақ.
ҚолданылуыR / M жазық сапфир пластинасы
R-жазықтық сапфирдің полярлы емес беті болып табылады, сондықтан сапфир құрылғысындағы R-жазықтық күйінің өзгеруі оған әртүрлі механикалық, жылулық, электрлік және оптикалық қасиеттер береді. Жалпы, R-беттік сапфир негізі кремнийді гетероэпитаксиалды тұндыру үшін, негізінен жартылай өткізгіш, микротолқынды және микроэлектроника интегралды схемаларын қолдану үшін, қорғасын, басқа да асқын өткізгіш компоненттер, жоғары кедергілі резисторлар өндірісінде, галлий арсенидін R-типті субстрат өсіру үшін де пайдалануға болады. Қазіргі уақытта смартфондар мен планшеттік компьютер жүйелерінің танымалдылығымен R-беттік сапфир негізі смартфондар мен планшеттік компьютерлерде қолданылатын қолданыстағы құрама SAW құрылғыларын ауыстырды, өнімділікті жақсарта алатын құрылғылар үшін субстрат берді.
Егер бұзушылық болса, байланыс ақпаратын жойыңыз
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 16 шілде