Safir je monokristal aluminijevog oksida, pripada trodijelnom kristalnom sistemu, heksagonalne strukture. Njegova kristalna struktura sastoji se od tri atoma kisika i dva atoma aluminija u kovalentnoj vezi, vrlo gusto raspoređenih, sa jakim lancem veze i energijom rešetke, dok unutrašnjost kristala gotovo da nema nečistoća ili defekata, tako da ima odličnu električnu izolaciju, prozirnost, dobru toplinsku provodljivost i visoku krutost. Široko se koristi kao optički prozorski i visokoperformansni materijal za podloge. Međutim, molekularna struktura safira je složena i postoji anizotropija, a utjecaj na odgovarajuća fizička svojstva također je vrlo različit za obradu i upotrebu različitih kristalnih smjerova, tako da je i upotreba različita. Općenito, safirne podloge dostupne su u smjerovima C, R, A i M ravni.
PrimjenaSafirna pločica u C-ravni
Galijum nitrid (GaN) kao poluprovodnik treće generacije sa širokim zabranjenim pojasom, ima širok direktni zabranjeni pojas, jaku atomsku vezu, visoku toplotnu provodljivost, dobru hemijsku stabilnost (gotovo da ga ne korodira nijedna kiselina) i jaku otpornost na zračenje, te ima široke perspektive u primjeni optoelektronike, visokotemperaturnih i energetskih uređaja i visokofrekventnih mikrotalasnih uređaja. Međutim, zbog visoke tačke topljenja GaN-a, teško je dobiti velike monokristalne materijale, pa je uobičajeni način izvođenja heteroepitaksijalnog rasta na drugim supstratima, što ima veće zahtjeve za materijale supstrata.
U poređenju sasafirna podlogakod drugih kristalnih površina, stopa neusklađenosti konstante rešetke između safirne pločice C-ravni (orijentacija <0001>) i filmova deponovanih u grupama Ⅲ-Ⅴ i Ⅱ-Ⅵ (kao što je GaN) je relativno mala, a stopa neusklađenosti konstante rešetke između njih dvoje iAlN filmovikoji se može koristiti kao međusloj je još manji i ispunjava zahtjeve otpornosti na visoke temperature u procesu kristalizacije GaN. Stoga je uobičajeni materijal za supstrat za rast GaN-a, koji se može koristiti za izradu bijelih/plavih/zelenih LED dioda, laserskih dioda, infracrvenih detektora i tako dalje.
Vrijedi spomenuti da GaN film uzgojen na safirnoj podlozi C-ravni raste duž svoje polarne ose, odnosno smjera C-ose, što nije samo zreo proces rasta i epitaksije, relativno niske cijene, stabilna fizička i hemijska svojstva, već i bolje performanse obrade. Atomi C-orijentirane safirne pločice vezani su u O-al-al-o-al-O rasporedu, dok su M-orijentirani i A-orijentirani safirni kristali vezani u al-O-al-O. Budući da Al-Al ima nižu energiju veze i slabiju vezu od Al-O, u poređenju sa M-orijentiranim i A-orijentiranim safirnim kristalima, obrada C-safira se uglavnom svodi na otvaranje Al-Al ključa, koji je lakši za obradu i može postići veći kvalitet površine, a zatim i bolji kvalitet epitaksijalne epitaksije galij-nitrida, što može poboljšati kvalitet ultra-visoke svjetline bijele/plave LED diode. S druge strane, filmovi uzgojeni duž C-ose imaju spontane i piezoelektrične polarizacijske efekte, što rezultira jakim unutrašnjim električnim poljem unutar filmova (kvantne jame aktivnog sloja), što znatno smanjuje svjetlosnu efikasnost GaN filmova.
Safirna pločica A-ravniaplikacija
Zbog svojih odličnih sveobuhvatnih performansi, posebno odlične propusnosti, safirni monokristal može poboljšati efekat prodiranja infracrvenog zračenja i postati idealan materijal za prozore u srednjem infracrvenom području, koji se široko koristi u vojnoj fotoelektričnoj opremi. Gdje je A safir polarna ravan (C ravan) u normalnom smjeru površine, to je nepolarna površina. Općenito, kvalitet A-orijentisanog safirnog kristala je bolji od kvaliteta C-orijentisanog kristala, sa manje dislokacija, manje mozaične strukture i potpunijom kristalnom strukturom, tako da ima bolje performanse propusnosti svjetlosti. Istovremeno, zbog načina atomskog vezivanja Al-O-Al-O na ravni a, tvrdoća i otpornost na habanje A-orijentisanog safira su znatno veće od C-orijentisanog safira. Stoga se A-orijentisani čipovi uglavnom koriste kao materijali za prozore; Osim toga, safir A također ima ujednačenu dielektričnu konstantu i visoka izolacijska svojstva, tako da se može primijeniti u hibridnoj mikroelektronskoj tehnologiji, ali i za rast vrhunskih provodnika, kao što je upotreba TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, rast heterogenih epitaksijalnih supravodljivih filmova na kompozitnoj podlozi safira od cerijum oksida (CeO2). Međutim, zbog velike energije veze Al-O, teže ga je obraditi.
PrimjenaR/M ravna safirna pločica
R-ravan je nepolarna površina safira, tako da promjena položaja R-ravni u safirnom uređaju daje mu različita mehanička, termička, električna i optička svojstva. Općenito, safirna podloga s R-površinom je poželjna za heteroepitaksijalno taloženje silicija, uglavnom za primjene u poluprovodničkim, mikrovalnim i mikroelektronskim integriranim kolima, u proizvodnji olova, drugih supravodljivih komponenti, otpornika visokog otpora, a galijum arsenid se također može koristiti za rast R-tip podloge. Trenutno, s popularnošću pametnih telefona i tablet računarskih sistema, safirna podloga s R-površinom zamijenila je postojeće složene SAW uređaje koji se koriste za pametne telefone i tablet računare, pružajući podlogu za uređaje koji mogu poboljšati performanse.
U slučaju kršenja pravila, kontaktirajte brisanje
Vrijeme objave: 16. jula 2024.