Safir je enojni kristal aluminijevega oksida, spada v tripartitni kristalni sistem, heksagonalno strukturo, njegovo kristalno strukturo sestavljajo trije atomi kisika in dva atoma aluminija v vrsti kovalentne vezi, razporejeni zelo tesno, z močno vezno verigo in energijo mreže, medtem ko je njegova notranjost kristala skoraj brez nečistoč ali napak, zato ima odlično električno izolacijo, preglednost, dobro toplotno prevodnost in visoko togost. Pogosto se uporablja kot optično okno in visoko zmogljivi substratni materiali. Vendar je molekularna struktura safirja zapletena in obstaja anizotropija, vpliv na ustrezne fizikalne lastnosti pa je tudi zelo različen za obdelavo in uporabo različnih kristalnih smeri, zato je tudi uporaba različna. Na splošno so safirni substrati na voljo v ravninskih smereh C, R, A in M.
UporabaC-ravna safirna rezina
Galijev nitrid (GaN) kot polprevodnik tretje generacije s široko pasovno vrzeljo ima široko neposredno pasovno vrzel, močno atomsko vez, visoko toplotno prevodnost, dobro kemično stabilnost (skoraj ga nobena kislina ne razjeda) in močno sposobnost proti obsevanju ter ima široke možnosti v uporaba optoelektronike, visokotemperaturnih in močnostnih naprav ter visokofrekvenčnih mikrovalovnih naprav. Vendar pa je zaradi visokega tališča GaN težko pridobiti monokristalne materiale velike velikosti, zato je običajen način rast heteroepitaksije na drugih substratih, ki ima višje zahteve za substratne materiale.
V primerjavi zsafirna podlagapri drugih kristalnih ploskvah je stopnja neusklajenosti konstante rešetke med safirno rezino ravnine C (usmerjenost <0001>) in filmi, odloženimi v skupinah Ⅲ-Ⅴ in Ⅱ-Ⅵ (kot je GaN), razmeroma majhna in neusklajenost konstante rešetke stopnja med obema inAlN filmiki se lahko uporablja kot vmesni sloj, je še manjši in izpolnjuje zahteve visoke temperaturne odpornosti v procesu kristalizacije GaN. Zato je običajen substratni material za rast GaN, ki se lahko uporablja za izdelavo belih/modrih/zelenih LED, laserskih diod, infrardečih detektorjev itd.
Omeniti velja, da film GaN, gojen na safirnem substratu C-ravnine, raste vzdolž njegove polarne osi, to je smeri osi C, kar ni le zrel proces rasti in postopek epitaksije, sorazmerno nizki stroški, stabilna fizična in kemijske lastnosti, ampak tudi boljšo učinkovitost obdelave. Atomi C-orientirane safirne rezine so vezani v O-al-al-o-al-O razporeditvi, medtem ko so M-orientirani in A-orientirani safirni kristali vezani v al-O-al-O. Ker ima Al-Al nižjo vezno energijo in šibkejšo vez kot Al-O v primerjavi z M-orientiranimi in A-orientiranimi safirnimi kristali, je obdelava C-safirja namenjena predvsem odpiranju ključa Al-Al, ki ga je lažje obdelati. , in lahko doseže višjo kakovost površine, nato pa pridobi boljšo epitaksialno kakovost galijevega nitrida, kar lahko izboljša kakovost bele/modre LED ultra visoke svetlosti. Po drugi strani pa imajo filmi, zrasli vzdolž C-osi, spontane in piezoelektrične polarizacijske učinke, kar ima za posledico močno notranje električno polje znotraj filmov (kvantni vodnjaki aktivne plasti), kar močno zmanjša svetlobni izkoristek GaN filmov.
Safirna rezina v ravnini Aaplikacija
Zaradi svoje odlične celovite zmogljivosti, še posebej odlične prepustnosti, lahko safirni monokristal poveča učinek prodora infrardečega sevanja in postane idealen material za srednje infrardeče okna, ki se pogosto uporablja v vojaški fotoelektrični opremi. Kjer je A safir polarna ravnina (ravnina C) v normalni smeri obraza, je nepolarna površina. Na splošno je kakovost A-orientiranega safirnega kristala boljša od kakovosti C-orientiranega kristala, z manj dislokacijami, manj mozaično strukturo in popolnejšo kristalno strukturo, zato ima boljši prenos svetlobe. Hkrati sta zaradi načina atomske vezi Al-O-Al-O na ravnini a trdota in odpornost proti obrabi A-orientiranega safirja bistveno višji kot pri C-orientiranem safirju. Zato se A-smerni čipi večinoma uporabljajo kot materiali za okna; Poleg tega ima safir enakomerno dielektrično konstanto in visoke izolacijske lastnosti, zato ga je mogoče uporabiti za tehnologijo hibridne mikroelektronike, pa tudi za rast odličnih prevodnikov, kot je uporaba TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, rast heterogenih epitaksialnih superprevodnih filmov na cerijevem oksidu (CeO2) safirnem kompozitnem substratu. Vendar pa ga je tudi zaradi velike vezivne energije Al-O težje obdelati.
UporabaR/M ravna safirna rezina
R-ravnina je nepolarna površina safirja, zato sprememba položaja R-ravnine v safirni napravi daje različne mehanske, toplotne, električne in optične lastnosti. Na splošno je safirni substrat R-površine prednosten za heteroepitaksialno nanašanje silicija, predvsem za aplikacije integriranih vezij v polprevodnikih, mikrovalovih in mikroelektroniki, pri proizvodnji svinca, drugih superprevodnih komponent, visokoodpornih uporov, galijevega arzenida se lahko uporablja tudi za R- vrsta rasti substrata. Trenutno je s priljubljenostjo pametnih telefonov in tabličnih računalniških sistemov substrat R-face safir nadomestil obstoječe sestavljene naprave SAW, ki se uporabljajo za pametne telefone in tablične računalnike, in zagotavlja substrat za naprave, ki lahko izboljšajo zmogljivost.
Če pride do kršitve, stik izbrišite
Čas objave: 16. julij 2024