Safiir on monokristall alumiiniumoksiidist, kuulub kolmepoolsesse kristallisüsteemi, kuusnurkne struktuur, selle kristallstruktuur koosneb kolmest hapnikuaatomist ja kahest kovalentse sideme tüüpi alumiiniumi aatomist, mis on väga tihedalt paigutatud, tugeva sideahela ja võre energiaga, samas kui selle kristallide sisemuses pole peaaegu mingeid lisandeid ega defekte, seega on sellel suurepärane jäik soojusjuhtivus ja läbipaistvus. Laialdaselt kasutatav optilise akna ja suure jõudlusega alusmaterjalina. Safiiri molekulaarstruktuur on aga keeruline ja esineb anisotroopiat ning ka mõju vastavatele füüsikalistele omadustele on erinevate kristallisuundade töötlemisel ja kasutamisel väga erinev, seega on ka kasutusala erinev. Üldiselt on safiirsubstraadid saadaval C, R, A ja M tasapinna suunas.
TaotlusC-tasapinnaline safiirvahvel
Galliumnitriid (GaN) kui laia ribalaiusega kolmanda põlvkonna pooljuht, sellel on lai otseriba, tugev aatomiside, kõrge soojusjuhtivus, hea keemiline stabiilsus (peaaegu ei korrodeeri ükski hape) ja tugev kiirgusvastane võime ning sellel on laialdased väljavaated optoelektroonika, kõrgtemperatuuri- ja toiteseadmete ning kõrgsageduslike seadmete kasutamisel. GaN kõrge sulamistemperatuuri tõttu on aga raske saada suuremõõtmelisi monokristallmaterjale, seega on levinud viis heteroepitaksia kasvatamine teistel substraatidel, millel on substraadi materjalidele kõrgemad nõuded.
Võrreldessafiirist substraatteiste kristallide pindade puhul on võre konstantse mittevastavuse määr C-tasapinna (<0001> orientatsiooniga) safiirvahvli ja rühmadesse Ⅲ-Ⅴ ja Ⅱ-Ⅵ (nagu GaN) paigutatud kilede vahel suhteliselt väike ning võre konstantse mittevastavuse määr nende kahe jaAlN filmidmida saab kasutada puhverkihina, on veelgi väiksem ja see vastab kõrge temperatuurikindluse nõuetele GaN kristallisatsiooniprotsessis. Seetõttu on see GaN-i kasvu jaoks tavaline substraatmaterjal, millest saab valmistada valgeid/siniseid/rohelisi LED-e, laserdioode, infrapunadetektoreid ja nii edasi.
Väärib märkimist, et C-tasapinnal safiirsubstraadil kasvatatud GaN-kile kasvab piki selle polaartelge, see tähendab C-telje suunda, mis ei ole mitte ainult küps kasvuprotsess ja epitaksia protsess, suhteliselt madal hind, stabiilsed füüsikalised ja keemilised omadused, vaid ka parem töötlemisvõime. C-orienteeritud safiirvahvli aatomid on seotud O-al-al-o-al-O paigutusega, samas kui M-orienteeritud ja A-orienteeritud safiirkristallid on seotud al-O-al-O-ga. Kuna Al-Al-l on võrreldes M- ja A-orienteeritud safiirkristallidega madalam sidumisenergia ja nõrgem side kui Al-O-l, on C-safiiri töötlemine peamiselt Al-Al-võtme avamine, mida on lihtsam töödelda ja mis võib saavutada kõrgema pinnakvaliteedi ning seejärel parema galliumnitriidi epitaksiaalse kvaliteedi, mis võib parandada ultra-blughlue LED-i heledust. Teisest küljest on piki C-telge kasvatatud kiledel spontaansed ja piesoelektrilised polarisatsiooniefektid, mille tulemuseks on kilede sees tugev sisemine elektriväli (aktiivse kihi kvantkaevud), mis vähendab oluliselt GaN-kilede valgusefektiivsust.
A-tasapinnaline safiir vahvelrakendus
Tänu suurepärasele kõikehõlmavale jõudlusele, eriti suurepärasele läbilaskvusele, võib safiir monokristall tugevdada infrapuna läbitungimisefekti ja saada ideaalseks keskmise infrapuna aknamaterjaliks, mida on laialdaselt kasutatud sõjalistes fotoelektrilistes seadmetes. Kus A safiir on polaartasapind (C-tasand) näo normaalses suunas, on mittepolaarne pind. Üldiselt on A-orienteeritud safiirkristallide kvaliteet parem kui C-orienteeritud kristallidel, vähem dislokatsiooni, vähem mosaiikstruktuuri ja täielikuma kristallstruktuuriga, seega on sellel parem valguse läbilaskvus. Samal ajal on Al-O-Al-O aatomi sidumisrežiimi tõttu tasapinnal a A-orienteeritud safiiri kõvadus ja kulumiskindlus oluliselt kõrgem kui C-orienteeritud safiiril. Seetõttu kasutatakse aknamaterjalina enamasti A-suunalisi laaste; Lisaks on A-safiiril ka ühtlane dielektriline konstant ja kõrged isolatsiooniomadused, nii et seda saab kasutada hübriidmikroelektroonika tehnoloogias, aga ka suurepäraste juhtide kasvatamiseks, näiteks TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, heterogeensete epitaksiaalsete ülijuhtivate substraatsubstraatkilede (tseerium O komposiit CeriumO) kasvatamiseks. Kuid ka Al-O suure sideenergia tõttu on seda raskem töödelda.
RakendusR / M tasapinnaline safiir vahvel
R-tasand on safiiri mittepolaarne pind, mistõttu R-tasandi asendi muutus safiiriseadmes annab sellele erinevad mehaanilised, termilised, elektrilised ja optilised omadused. Üldiselt eelistatakse R-pinna safiirsubstraati räni heteroepitaksiaalseks sadestamiseks, peamiselt pooljuhtide, mikrolaineahju ja mikroelektroonika integraallülituste rakendustes, plii, muude ülijuhtivate komponentide, suure takistusega takistite tootmisel, galliumarseniidi saab kasutada ka R-tüüpi substraadi kasvatamiseks. Praegu on nutitelefonide ja tahvelarvutisüsteemide populaarsuse tõttu R-face safiirsubstraat asendanud olemasolevad nutitelefonide ja tahvelarvutite jaoks kasutatavad kombineeritud SAW-seadmed, pakkudes substraadi jõudlust parandavatele seadmetele.
Rikkumise korral võtke ühendust kustutamisega
Postitusaeg: 16. juuli 2024