Safir är en enkristall av aluminiumoxid, tillhör det tredelade kristallsystemet, hexagonal struktur, dess kristallstruktur består av tre syreatomer och två aluminiumatomer i kovalent bindningstyp, arrangerade mycket tätt, med stark bindningskedja och gitterenergi, medan dess Kristallinteriör nästan inga föroreningar eller defekter, så den har utmärkt elektrisk isolering, transparens, bra värmeledningsförmåga och höga styvhetsegenskaper. Används ofta som optiskt fönster och högpresterande substratmaterial. Men safirens molekylära struktur är komplex och det finns anisotropi, och påverkan på motsvarande fysikaliska egenskaper är också mycket olika för bearbetning och användning av olika kristallriktningar, så användningen är också annorlunda. I allmänhet finns safirsubstrat tillgängliga i C-, R-, A- och M-planriktningar.
Tillämpningen avC-plane safir wafer
Galliumnitrid (GaN) som tredje generationens halvledare med stort bandgap, har brett direktbandgap, stark atombindning, hög värmeledningsförmåga, god kemisk stabilitet (nästan inte korroderad av någon syra) och stark anti-bestrålningsförmåga, och har breda utsikter i tillämpningen av optoelektronik, högtemperatur- och effektanordningar och högfrekventa mikrovågsanordningar. Men på grund av den höga smältpunkten för GaN är det svårt att erhålla stora enkristallmaterial, så det vanliga sättet är att utföra heteroepitaxitillväxt på andra substrat, vilket har högre krav på substratmaterial.
Jämfört medsafirsubstratmed andra kristallytor är gitterns konstanta oöverensstämmelsehastighet mellan safirskivan i C-planet (<0001> orientering) och filmerna deponerade i grupperna Ⅲ-Ⅴ och Ⅱ-Ⅵ (som GaN) relativt liten, och gitterkonstant missanpassning räntan mellan de två ochAlN-filmersom kan användas som buffertskikt är ännu mindre, och det uppfyller kraven på hög temperaturbeständighet i GaN-kristallisationsprocessen. Därför är det ett vanligt substratmaterial för GaN-tillväxt, som kan användas för att göra vita/blå/gröna lysdioder, laserdioder, infraröda detektorer och så vidare.
Det är värt att nämna att GaN-filmen som odlas på safirsubstratet i C-planet växer längs sin polära axel, det vill säga riktningen för C-axeln, vilket inte bara är mogen tillväxtprocess och epitaxiprocess, relativt låg kostnad, stabil fysisk och kemiska egenskaper, men också bättre bearbetningsprestanda. Atomerna i den C-orienterade safirskivan är bundna i ett O-al-al-o-al-O-arrangemang, medan de M-orienterade och A-orienterade safirkristallerna är bundna i al-O-al-O. Eftersom Al-Al har lägre bindningsenergi och svagare bindning än Al-O, jämfört med de M-orienterade och A-orienterade safirkristallerna, är behandlingen av C-safir huvudsakligen för att öppna Al-Al-nyckeln, vilket är lättare att bearbeta , och kan erhålla högre ytkvalitet och sedan få bättre epitaxiell galliumnitridkvalitet, vilket kan förbättra kvaliteten på vit/blå LED med ultrahög ljusstyrka. Å andra sidan har filmerna som odlas längs C-axeln spontana och piezoelektriska polarisationseffekter, vilket resulterar i ett starkt internt elektriskt fält inuti filmerna (active layer quantum Wells), vilket kraftigt minskar ljuseffektiviteten hos GaN-filmer.
A-plan safirwaferansökan
På grund av sin utmärkta omfattande prestanda, särskilt utmärkt transmittans, kan safir enkristall förbättra den infraröda penetrationseffekten och bli ett idealiskt mellaninfrarött fönstermaterial, som har använts i stor utsträckning i militär fotoelektrisk utrustning. Där en safir är ett polärt plan (C-plan) i ansiktets normala riktning, är en opolär yta. I allmänhet är kvaliteten på A-orienterad safirkristall bättre än den för C-orienterad kristall, med mindre dislokation, mindre mosaikstruktur och mer komplett kristallstruktur, så den har bättre ljustransmissionsprestanda. Samtidigt, på grund av Al-O-Al-O-atombindningsläget på plan a, är hårdheten och slitstyrkan för A-orienterad safir betydligt högre än för C-orienterad safir. Därför används A-riktningsspån mest som fönstermaterial; Dessutom har en safir också enhetlig dielektricitetskonstant och höga isoleringsegenskaper, så den kan appliceras på hybridmikroelektronikteknologi, men också för tillväxten av fantastiska ledare, såsom användningen av TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, tillväxten av heterogena epitaxiella supraledande filmer på ceriumoxid (CeO2) safirkompositsubstrat. Men också på grund av den stora bindningsenergin hos Al-O är det svårare att bearbeta.
Tillämpning avR/M plan safirskiva
R-planet är den opolära ytan på en safir, så förändringen i R-planets position i en safiranordning ger den olika mekaniska, termiska, elektriska och optiska egenskaper. I allmänhet är safirsubstrat på R-yta att föredra för heteroepitaxiell avsättning av kisel, främst för halvledar-, mikrovågs- och mikroelektroniktillämpningar med integrerade kretsar, vid produktion av bly, andra supraledande komponenter, högresistansmotstånd, galliumarsenid kan också användas för R- typ substrattillväxt. För närvarande, med populariteten för smarta telefoner och surfplattor, har R-face safirsubstrat ersatt de befintliga sammansatta SAW-enheterna som används för smarta telefoner och surfplattor, vilket ger ett substrat för enheter som kan förbättra prestandan.
Om det finns intrång, kontakt radera
Posttid: 2024-jul-16