Safiir on alumiiniumoksiidi monokristall, mis kuulub kolmeosalise kristallsüsteemi hulka, kuusnurkse struktuuriga. Selle kristallstruktuur koosneb kolmest hapnikuaatomist ja kahest alumiiniumi aatomist, mis moodustavad kovalentse sideme ja on omavahel tihedalt seotud. Neil on tugev ahela ja võre energia. Kristalli sisemuses on peaaegu ilma lisandite ja defektideta, seega on sellel suurepärane elektriisolatsioon, läbipaistvus, hea soojusjuhtivus ja kõrge jäikus. Seda kasutatakse laialdaselt optilise akna ja kõrgjõudlusega alusmaterjalina. Safiir on aga keerukas molekulaarstruktuur, millel esineb anisotroopiat ja mis mõjutab vastavaid füüsikalisi omadusi väga erinevalt, olenevalt kristallide töötlemisest ja kasutamisest, seega on ka kasutusala erinev. Üldiselt on safiiralused saadaval C-, R-, A- ja M-tasapinna suundades.
KohaldamineC-tasapinnaline safiirplaat
Galliumnitriid (GaN) on laia keelutsooniga kolmanda põlvkonna pooljuht, millel on lai otsene keelutsoon, tugev aatomside, kõrge soojusjuhtivus, hea keemiline stabiilsus (peaaegu ei korrodeeru ühegi happega) ja tugev kiirguskindlus. Sellel on laialdased väljavaated optoelektroonika, kõrgtemperatuuri- ja võimsusseadmete ning kõrgsageduslike mikrolaineahjude rakendustes. GaN-i kõrge sulamistemperatuuri tõttu on aga raske saada suuremahulisi monokristallilisi materjale, seega on levinud meetod heteroepitaksiaalne kasvatamine teistel aluspindadel, millel on alusmaterjalidele kõrgemad nõuded.
Võrreldessafiir substraatteiste kristallipindade puhul on C-tasapinna (<0001> orientatsiooniga) safiirplaadi ja Ⅲ-Ⅴ ja Ⅱ-Ⅵ rühmades (näiteks GaN) sadestatud kilede (võre konstantse mittevastavuse määr suhteliselt väike ning võre konstantse mittevastavuse määr nende kahe jaAlN-kiledPuhverkihina kasutatav kiht on veelgi väiksem ja vastab GaN-i kristalliseerimisprotsessi kõrge temperatuurikindluse nõuetele. Seetõttu on see GaN-i kasvatamiseks tavaline substraatmaterjal, mida saab kasutada valgete/siniste/roheliste LED-ide, laserdioodide, infrapunadetektorite jms valmistamiseks.
Väärib märkimist, et C-tasapinnalisele safiirmaterjalile kasvatatud GaN-kile kasvab piki oma polaartelge, st C-telje suunda, mis on mitte ainult küps kasvuprotsess ja epitaksiaalne protsess, suhteliselt madal hind, stabiilsed füüsikalised ja keemilised omadused, vaid ka parem töötlemisvõime. C-orienteeritud safiirplaadi aatomid on seotud O-al-al-o-al-O paigutusega, samas kui M- ja A-orienteeritud safiirkristallid on seotud al-O-al-O paigutusega. Kuna Al-Al-il on madalam sidumisenergia ja nõrgem side kui Al-O-l, võrreldes M- ja A-orienteeritud safiirkristallidega, on C-safiiri töötlemine peamiselt Al-Al võtme avamiseks, mida on lihtsam töödelda ning mis võimaldab saavutada parema pinnakvaliteedi ja seejärel parema galliumnitriidi epitaksiaalse kvaliteedi, mis võib parandada ülikõrge heledusega valge/sinise LED-i kvaliteeti. Teisest küljest on C-telje suunas kasvatatud kiledel spontaansed ja piesoelektrilised polarisatsiooniefektid, mille tulemuseks on kilede sees tugev sisemine elektriväli (aktiivkihi kvantkaevud), mis vähendab oluliselt GaN-kilede valgusviljakust.
A-tasandi safiirplaattaotlus
Tänu oma suurepärasele terviklikule jõudlusele, eriti suurepärasele läbilaskvusele, võib safiirmonokristall parandada infrapunakiirguse läbitungivust ja saada ideaalseks keskmise infrapunakiirguse aknamaterjaliks, mida on laialdaselt kasutatud sõjalistes fotoelektrilistes seadmetes. A-suunalise safiirpinna polaartasand (C-tasand) on mittepolaarne pind. Üldiselt on A-orienteeritud safiirkristalli kvaliteet parem kui C-orienteeritud kristallil, väiksema dislokatsiooni ja mosaiikstruktuuriga ning terviklikuma kristallstruktuuriga, seega on sellel parem valguse läbilaskvus. Samal ajal on A-orienteeritud safiiri kõvadus ja kulumiskindlus tänu a-tasandil olevale Al-O-Al-O aatomite sidemele oluliselt kõrgemad kui C-orienteeritud safiiril. Seetõttu kasutatakse aknamaterjalina enamasti A-suunalisi kiipe; Lisaks on A-safiiril ühtlane dielektriline konstant ja head isolatsiooniomadused, mistõttu seda saab kasutada hübriidmikroelektroonika tehnoloogias, aga ka suurepäraste juhtide kasvatamiseks, näiteks TlBaCaCuO (TbBaCaCuO) ja Tl-2212 kasutamisel heterogeensete epitaksiaalsete ülijuhtivate kilede kasvatamiseks tseeriumoksiidi (CeO2) safiirkomposiitmaterjalile. Al-O suure sidemeenergia tõttu on seda aga raskem töödelda.
KohaldamineR/M tasapinnaline safiirplaat
R-tasand on safiiri mittepolaarne pind, seega R-tasapinna asendi muutus safiirseadmes annab sellele erinevad mehaanilised, termilised, elektrilised ja optilised omadused. Üldiselt on R-pinnaga safiiraluspind eelistatud räni heteroepitaksiaalseks sadestamiseks, peamiselt pooljuhtide, mikrolaineahjude ja mikroelektroonika integraallülituste rakendustes, plii ja muude ülijuhtivate komponentide ning suure takistusega takistite tootmisel. Galliumarseniidi saab kasutada ka R-tüüpi aluspinna kasvatamiseks. Praegu on nutitelefonide ja tahvelarvutite populaarsuse tõttu R-pinnaga safiiraluspind asendanud olemasolevad nutitelefonide ja tahvelarvutite jaoks kasutatavad SAW-seadmed, pakkudes aluspinda seadmetele, mis võivad parandada jõudlust.
Rikkumise korral võtke ühendust kustutamisega.
Postituse aeg: 16. juuli 2024