Safir alüminium oksidinin tək kristalıdır, üç hissəli kristal sisteminə aiddir, altıbucaqlı quruluşa malikdir, kristal quruluşu kovalent rabitə tipində üç oksigen atomundan və iki alüminium atomundan ibarətdir, çox sıx düzülmüş, güclü rabitə zənciri və qəfəs enerjisinə malikdir, kristalının içərisində isə demək olar ki, heç bir çirk və ya qüsur yoxdur, buna görə də əla elektrik izolyasiyası, şəffaflıq, yaxşı istilik keçiriciliyi və yüksək sərtlik xüsusiyyətlərinə malikdir. Optik pəncərə və yüksək performanslı substrat materialları kimi geniş istifadə olunur. Bununla belə, safirin molekulyar quruluşu mürəkkəbdir və anizotropiya mövcuddur və müxtəlif kristal istiqamətlərinin emalı və istifadəsi üçün müvafiq fiziki xüsusiyyətlərə təsir də çox fərqlidir, buna görə də istifadəsi də fərqlidir. Ümumiyyətlə, sapfir substratları C, R, A və M müstəvi istiqamətlərində mövcuddur.
TətbiqiC-müntəzəm sapfir lövhəsi
Geniş zolaqlı üçüncü nəsil yarımkeçirici kimi qallium nitridi (GaN) geniş birbaşa zolaqlı boşluğa, güclü atom rabitəsinə, yüksək istilik keçiriciliyinə, yaxşı kimyəvi stabilliyə (demək olar ki, heç bir turşu ilə korroziyaya uğramır) və güclü şüalanma əleyhinə qabiliyyətə malikdir və optoelektronika, yüksək temperatur və güc cihazları və yüksək tezlikli mikrodalğalı cihazların tətbiqində geniş perspektivlərə malikdir. Lakin, GaN-ın yüksək ərimə nöqtəsi səbəbindən böyük ölçülü tək kristal materiallar əldə etmək çətindir, buna görə də ümumi yol substrat materiallarına daha yüksək tələblər qoyan digər substratlarda heteroepitaksiya böyüməsini aparmaqdır.
ilə müqayisədəsapfir substratıdigər kristal üzləri ilə, C-müstəvisi (<0001> oriyentasiyası) sapfir lövhəsi ilə Ⅲ-Ⅴ və Ⅱ-Ⅵ qruplarında (məsələn, GaN) çökdürülmüş təbəqələr arasındakı qəfəs sabiti uyğunsuzluq dərəcəsi nisbətən azdır və ikisi ilə arasında qəfəs sabiti uyğunsuzluq dərəcəsiAlN filmləriBufer təbəqəsi kimi istifadə edilə bilən material daha da kiçikdir və GaN kristallaşma prosesində yüksək temperatur müqaviməti tələblərinə cavab verir. Buna görə də, ağ/mavi/yaşıl LED-lər, lazer diodları, infraqırmızı detektorlar və s. hazırlamaq üçün istifadə edilə bilən GaN böyüməsi üçün ümumi bir substrat materialıdır.
Qeyd etmək lazımdır ki, C müstəvisi sapfir substratında yetişdirilən GaN filmi öz qütb oxu, yəni C oxunun istiqaməti boyunca böyüyür ki, bu da yalnız yetkin böyümə prosesi və epitaksiya prosesi deyil, nisbətən aşağı qiymət, sabit fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlər, həm də daha yaxşı emal performansıdır. C yönümlü sapfir lövhəsinin atomları O-al-al-o-al-O düzülüşündə, M yönümlü və A yönümlü sapfir kristalları isə al-O-al-O düzülüşündə birləşir. Al-Al, M yönümlü və A yönümlü sapfir kristalları ilə müqayisədə Al-O-dan daha aşağı bağlanma enerjisinə və daha zəif bağlanmaya malik olduğundan, C-safirin emalı əsasən Al-Al açarını açmaqdır ki, bu da emal etmək daha asandır və daha yüksək səth keyfiyyəti əldə edə bilər və daha sonra daha yaxşı qallium nitrid epitaksial keyfiyyət əldə edə bilər ki, bu da ultra yüksək parlaqlıqlı ağ/mavi LED-in keyfiyyətini artıra bilər. Digər tərəfdən, C oxu boyunca böyüdülən filmlər spontan və pyezoelektrik polyarizasiya effektlərinə malikdir və bu da filmlərin içərisində güclü daxili elektrik sahəsinin (aktiv təbəqə kvant quyuları) yaranmasına səbəb olur ki, bu da GaN filmlərinin işıq səmərəliliyini xeyli azaldır.
A-plane sapfir vaflitətbiq
Mükəmməl hərtərəfli performansı, xüsusən də əla keçiriciliyi sayəsində sapfir tək kristal infraqırmızı nüfuzetmə effektini artıra və hərbi fotoelektrik avadanlıqlarda geniş istifadə olunan ideal orta infraqırmızı pəncərə materialına çevrilə bilər. A sapfir üzün normal istiqamətində qütb müstəvisi (C müstəvisi) olduğu yerdə qütb olmayan bir səthdir. Ümumiyyətlə, A yönümlü sapfir kristalının keyfiyyəti C yönümlü kristaldan daha yaxşıdır, daha az dislokasiya, daha az mozaika quruluşu və daha tam kristal quruluşu ilə daha yaxşı işıq ötürmə performansına malikdir. Eyni zamanda, a müstəvisində Al-O-Al-O atom rabitəsi rejiminə görə, A yönümlü sapfirin sərtliyi və aşınma müqaviməti C yönümlü sapfirdən xeyli yüksəkdir. Buna görə də, A yönümlü çiplər əsasən pəncərə materialları kimi istifadə olunur; Bundan əlavə, A sapfiri vahid dielektrik sabitinə və yüksək izolyasiya xüsusiyyətlərinə malikdir, buna görə də hibrid mikroelektronika texnologiyasına, eləcə də TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212-nin istifadəsi, serium oksidi (CeO2) sapfir kompozit substratı üzərində heterojen epitaksial superkeçirici filmlərin böyüməsi kimi əla keçiricilərin inkişafı üçün tətbiq oluna bilər. Bununla belə, Al-O-nun böyük bağ enerjisi səbəbindən emal etmək daha çətindir.
TətbiqiR /M düz sapfir lövhəsi
R-müstəvisi sapfirin qeyri-polyar səthidir, buna görə də sapfir cihazında R-müstəvisi mövqeyindəki dəyişiklik ona fərqli mexaniki, istilik, elektrik və optik xüsusiyyətlər verir. Ümumiyyətlə, R-səthi sapfir substratı, əsasən yarımkeçirici, mikrodalğalı və mikroelektronika inteqral dövrə tətbiqləri üçün, qurğuşun, digər ifrat keçirici komponentlər, yüksək müqavimətli rezistorlar istehsalında, qallium arsenidindən də R-tipli substratın böyüməsi üçün istifadə edilə bilən silikonun heteroepitaksial çökməsi üçün üstünlük təşkil edir. Hazırda ağıllı telefonların və planşet kompüter sistemlərinin populyarlığı ilə R-üzlü sapfir substratı ağıllı telefonlar və planşet kompüterlər üçün istifadə olunan mövcud mürəkkəb SAW cihazlarını əvəz edərək performansı artıra bilən cihazlar üçün substrat təmin etmişdir.
Əgər pozuntu varsa, əlaqəni silin
Yazı vaxtı: 16 iyul 2024