Safir er en enkeltkrystal af aluminiumoxid, der tilhører det tredelte krystalsystem med en hexagonal struktur. Krystalstrukturen består af tre oxygenatomer og to aluminiumatomer i kovalente bindinger, der er anbragt meget tæt, med stærk bindingskæde og gitterenergi. Krystalens indre har næsten ingen urenheder eller defekter, så den har fremragende elektrisk isolering, gennemsigtighed, god varmeledningsevne og høj stivhed. Det bruges i vid udstrækning som optisk vindue og højtydende substratmaterialer. Safirens molekylære struktur er dog kompleks og anisotrop, og virkningen på de tilsvarende fysiske egenskaber er også meget forskellig for bearbejdning og brug i forskellige krystalretninger, så brugen er også forskellig. Generelt fås safirsubstrater i C-, R-, A- og M-planretninger.
Anvendelsen afC-plan safirwafer
Galliumnitrid (GaN) er en tredjegenerations halvleder med bredt båndgab, har et bredt direkte båndgab, stærk atombinding, høj termisk ledningsevne, god kemisk stabilitet (næsten ikke korroderet af nogen syre) og stærk anti-bestrålingsevne, og har brede perspektiver inden for anvendelse af optoelektronik, højtemperatur- og effektenheder og højfrekvente mikrobølgeenheder. På grund af GaN's høje smeltepunkt er det imidlertid vanskeligt at opnå store enkeltkrystalmaterialer, så den almindelige metode er at udføre heteroepitaxivækst på andre substrater, hvilket stiller højere krav til substratmaterialer.
Sammenlignet medsafirsubstratMed andre krystalflader er gitterkonstantens mismatchhastighed mellem C-planet (<0001> orientering) safirwaferen og filmene aflejret i grupperne Ⅲ-Ⅴ og Ⅱ-Ⅵ (såsom GaN) relativt lille, og gitterkonstantens mismatchhastighed mellem de to ogAlN-filmder kan bruges som bufferlag er endnu mindre, og det opfylder kravene til høj temperaturbestandighed i GaN-krystallisationsprocessen. Derfor er det et almindeligt substratmateriale til GaN-vækst, som kan bruges til at fremstille hvide/blå/grønne lysdioder, laserdioder, infrarøde detektorer og så videre.
Det er værd at nævne, at GaN-filmen, der dyrkes på C-plan safirsubstratet, vokser langs sin polære akse, det vil sige C-aksens retning, hvilket ikke kun er en moden vækstproces og epitaksiproces, relativt lav omkostning, stabile fysiske og kemiske egenskaber, men også bedre forarbejdningsydelse. Atomerne i den C-orienterede safirwafer er bundet i et O-al-al-o-al-O-arrangement, mens de M-orienterede og A-orienterede safirkrystaller er bundet i al-O-al-O. Fordi Al-Al har lavere bindingsenergi og svagere binding end Al-O sammenlignet med de M-orienterede og A-orienterede safirkrystaller, er forarbejdningen af C-safir primært at åbne Al-Al-nøglen, som er lettere at forarbejde og kan opnå højere overfladekvalitet og derefter opnå bedre galliumnitrid-epitaksialkvalitet, hvilket kan forbedre kvaliteten af ultrahøj lysstyrke hvid/blå LED. På den anden side har filmene, der dyrkes langs C-aksen, spontane og piezoelektriske polarisationseffekter, hvilket resulterer i et stærkt indre elektrisk felt inde i filmene (aktive lag kvantebrønde), hvilket i høj grad reducerer GaN-films lyseffektivitet.
A-plan safirwaferanvendelse
På grund af sin fremragende omfattende ydeevne, især den fremragende transmittans, kan safir-enkeltkrystal forbedre den infrarøde penetrationseffekt og blive et ideelt mid-infrarødt vinduesmateriale, som har været meget anvendt i militært fotoelektrisk udstyr. Hvor A-safir er et polært plan (C-plan) i fladen's normale retning, er det en ikke-polær overflade. Generelt er kvaliteten af A-orienteret safirkrystal bedre end C-orienteret krystal, med mindre dislokation, mindre mosaikstruktur og mere komplet krystalstruktur, så den har bedre lystransmissionsevne. Samtidig er hårdheden og slidstyrken af A-orienteret safir betydeligt højere end C-orienteret safir på grund af Al-O-Al-O atombindingstilstanden på plan a. Derfor anvendes A-retningsbestemte chips mest som vinduesmaterialer; Derudover har A-safir også en ensartet dielektricitetskonstant og høje isoleringsegenskaber, så den kan anvendes i hybrid mikroelektronikteknologi, men også til vækst af fremragende ledere, såsom brugen af TlBaCaCuO₄ (TbBaCaCuO₄), Tl-2212, vækst af heterogene epitaksiale superledende film på ceriumoxid (CeO₂) safirkompositsubstrat. Men på grund af Al-O's store bindingsenergi er den også vanskeligere at bearbejde.
Anvendelse afR/M plan safirwafer
R-planet er den ikke-polære overflade af en safir, så ændringen i R-planets position i en safirenhed giver den forskellige mekaniske, termiske, elektriske og optiske egenskaber. Generelt foretrækkes R-overflade safirsubstrat til heteroepitaxial aflejring af silicium, primært til halvleder-, mikrobølge- og mikroelektronik-integrerede kredsløbsapplikationer, i produktionen af bly, andre superledende komponenter, modstande med høj modstand, og galliumarsenid kan også bruges til R-type substratvækst. Med populariteten af smartphones og tabletcomputersystemer har R-face safirsubstrat i øjeblikket erstattet de eksisterende sammensatte SAW-enheder, der bruges til smartphones og tabletcomputere, og giver et substrat til enheder, der kan forbedre ydeevnen.
Hvis der er en overtrædelse, kontakt sletning
Opslagstidspunkt: 16. juli 2024