Safir - alyuminiy oksidining bitta kristalli bo'lib, uch qismli kristall tizimiga tegishli, olti burchakli tuzilishga ega, uning kristall tuzilishi uchta kislorod atomi va ikkita alyuminiy atomidan iborat bo'lib, kovalent bog'lanish turiga kiradi, juda yaqin joylashgan, kuchli bog'lanish zanjiri va panjara energiyasiga ega, kristall ichki qismida esa deyarli hech qanday aralashmalar yoki nuqsonlar yo'q, shuning uchun u ajoyib elektr izolyatsiyasi, shaffoflik, yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori qattiqlik xususiyatlariga ega. Optik oyna va yuqori samarali substrat materiallari sifatida keng qo'llaniladi. Biroq, safirning molekulyar tuzilishi murakkab va anizotropiya mavjud bo'lib, turli kristall yo'nalishlarini qayta ishlash va ulardan foydalanish uchun mos keladigan fizik xususiyatlarga ta'siri ham juda farq qiladi, shuning uchun ulardan foydalanish ham har xil. Umuman olganda, safir substratlari C, R, A va M tekislik yo'nalishlarida mavjud.
Qo'llanilishiC-tekislikli sapfir gofret
Galliy nitridi (GaN) keng tarmoqli oralig'i uchinchi avlod yarimo'tkazgich sifatida keng to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli oralig'i, kuchli atom bog'lanishi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, yaxshi kimyoviy barqarorligi (deyarli hech qanday kislota bilan korroziyalanmaydi) va kuchli nurlanishga qarshi qobiliyatga ega va optoelektronika, yuqori haroratli va quvvatli qurilmalar va yuqori chastotali mikroto'lqinli qurilmalarni qo'llashda keng istiqbolga ega. Biroq, GaN ning yuqori erish nuqtasi tufayli katta o'lchamli monokristalli materiallarni olish qiyin, shuning uchun keng tarqalgan usul substrat materiallariga yuqori talablarga ega bo'lgan boshqa substratlarda heteroepitaksiya o'sishini amalga oshirishdir.
Bilan solishtirgandasafir substratiboshqa kristall yuzalari bilan, C-tekislik (<0001> yo'nalish) sapfir plastinkasi va Ⅲ-Ⅴ va Ⅱ-Ⅵ guruhlariga (masalan, GaN) joylashtirilgan plyonkalar orasidagi panjara doimiysining mos kelmasligi darajasi nisbatan kichik va ikkalasi o'rtasidagi panjara doimiysining mos kelmasligi darajasiAlN filmlariBufer qatlami sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan material yanada kichikroq va GaN kristallanish jarayonida yuqori haroratga chidamlilik talablariga javob beradi. Shuning uchun u GaN o'sishi uchun keng tarqalgan substrat materiali bo'lib, oq/ko'k/yashil LEDlar, lazer diodlari, infraqizil detektorlar va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Shuni ta'kidlash kerakki, C-tekislikdagi sapfir substratida o'stirilgan GaN plyonkasi o'zining qutb o'qi bo'ylab, ya'ni C-o'qi yo'nalishi bo'ylab o'sadi, bu nafaqat etuk o'sish jarayoni va epitaksiya jarayoni, nisbatan arzonligi, barqaror fizik va kimyoviy xususiyatlari, balki yaxshiroq ishlov berish samaradorligi bilan ham bog'liq. C-yo'naltirilgan sapfir plastinkasining atomlari O-al-al-o-al-O tartibida bog'langan, M-yo'naltirilgan va A-yo'naltirilgan sapfir kristallari esa al-O-al-O da bog'langan. Al-Al M-yo'naltirilgan va A-yo'naltirilgan sapfir kristallariga nisbatan Al-O ga qaraganda pastroq bog'lanish energiyasiga va zaifroq bog'lanishga ega bo'lgani uchun, C-safirni qayta ishlash asosan Al-Al kalitini ochish uchun mo'ljallangan, bu ishlov berish osonroq va yuqori sirt sifatiga ega bo'lishi mumkin, keyin esa yaxshiroq galliy nitrid epitaksial sifatiga ega bo'lishi mumkin, bu esa ultra yuqori yorqinlikdagi oq/ko'k LED sifatini yaxshilashi mumkin. Boshqa tomondan, C o'qi bo'ylab o'stirilgan plyonkalar o'z-o'zidan va pyezoelektrik polyarizatsiya effektlariga ega, natijada plyonkalar ichida kuchli ichki elektr maydoni (faol qatlam kvant quduqlari) paydo bo'ladi, bu esa GaN plyonkalarining yorug'lik samaradorligini sezilarli darajada pasaytiradi.
A-tekislikli sapfir gofretariza
Ajoyib keng qamrovli ishlashi, ayniqsa ajoyib o'tkazuvchanligi tufayli, sapfir monokristal infraqizil penetratsiya effektini kuchaytirishi va harbiy fotoelektrik uskunalarda keng qo'llaniladigan ideal o'rta infraqizil oyna materialiga aylanishi mumkin. A sapfir yuzning normal yo'nalishidagi qutb tekisligi (C tekisligi) bo'lsa, qutbsiz sirtdir. Umuman olganda, A yo'naltirilgan sapfir kristalining sifati C yo'naltirilgan kristalnikidan yaxshiroq, kamroq dislokatsiya, kamroq mozaik tuzilishi va to'liqroq kristall tuzilishi bilan, shuning uchun u yorug'lik o'tkazuvchanligi yaxshiroq. Shu bilan birga, a tekisligidagi Al-O-Al-O atom bog'lanish rejimi tufayli A yo'naltirilgan sapfirning qattiqligi va aşınma qarshiligi C yo'naltirilgan sapfirnikidan ancha yuqori. Shuning uchun, A yo'nalishli chiplar asosan oyna materiallari sifatida ishlatiladi; Bundan tashqari, A sapfiri bir xil dielektrik o'tkazuvchanlik va yuqori izolyatsiya xususiyatlariga ega, shuning uchun uni gibrid mikroelektronika texnologiyasida, shuningdek, TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 dan foydalanish, seriy oksidi (CeO2) sapfir kompozit substratida heterojen epitaksial supero'tkazuvchi plyonkalarning o'sishi kabi ajoyib o'tkazgichlarni o'stirish uchun ham qo'llash mumkin. Biroq, Al-O ning katta bog'lanish energiyasi tufayli uni qayta ishlash qiyinroq.
Qo'llanilishiR / M tekis sapfir gofret
R-tekislik sapfirning qutbsiz yuzasi hisoblanadi, shuning uchun sapfir qurilmasidagi R-tekislik holatining o'zgarishi unga turli xil mexanik, issiqlik, elektr va optik xususiyatlarni beradi. Umuman olganda, R-sirt sapfir substrati kremniyning heteroepitaksial cho'kishi uchun afzalroqdir, asosan yarimo'tkazgichlar, mikroto'lqinli va mikroelektronika integral mikrosxemalar qo'llanmalari uchun, qo'rg'oshin, boshqa o'ta o'tkazuvchan komponentlar, yuqori qarshilikli rezistorlar ishlab chiqarishda galliy arsenidi ham R-turdagi substrat o'sishi uchun ishlatilishi mumkin. Hozirgi vaqtda smartfonlar va planshet kompyuter tizimlarining mashhurligi bilan R-yuz sapfir substrati smartfonlar va planshet kompyuterlari uchun ishlatiladigan mavjud aralash SAW qurilmalarini almashtirdi va ish faoliyatini yaxshilaydigan qurilmalar uchun substrat yaratdi.
Agar qoidabuzarlik bo'lsa, kontaktni o'chirib tashlang
Nashr vaqti: 2024-yil 16-iyul