A zafír egy alumínium-oxid egykristály, a háromrészes kristályrendszerhez tartozik, hatszögletű szerkezetű. Kristályszerkezete három oxigénatomból és két alumíniumatomból áll, amelyek kovalens kötéssel nagyon szorosan helyezkednek el, erős lánc- és rácsenergiával rendelkeznek, míg a kristály belsejében szinte nincsenek szennyeződések vagy hibák, így kiváló elektromos szigetelőanyag, átlátszóság, jó hővezető képesség és nagy merevség jellemzi. Széles körben használják optikai ablakként és nagy teljesítményű szubsztrátanyagként. A zafír molekulaszerkezete azonban összetett és anizotrópia, és a megfelelő fizikai tulajdonságokra gyakorolt hatás is nagyon eltérő a különböző kristályirányok feldolgozásától és felhasználásától, így a felhasználás is eltérő. Általánosságban elmondható, hogy a zafír szubsztrátok C, R, A és M síkirányokban kaphatók.
Az alkalmazásC-síkú zafírlap
A gallium-nitrid (GaN), mint széles tiltott sávú, harmadik generációs félvezető, széles közvetlen tiltott sávval, erős atomkötéssel, magas hővezető képességgel, jó kémiai stabilitással (szinte semmilyen sav nem korrodálja) és erős besugárzásállósággal rendelkezik, és széleskörű alkalmazási lehetőségeket kínál az optoelektronika, a magas hőmérsékletű és teljesítményű eszközök, valamint a nagyfrekvenciás mikrohullámú eszközök területén. A GaN magas olvadáspontja miatt azonban nehéz nagy méretű egykristályos anyagokat előállítani, ezért az elterjedt módszer a heteroepitaxiális növesztés más szubsztrátokon, ami magasabb követelményeket támaszt a szubsztrátanyagokkal szemben.
Összehasonlítva azafír szubsztrátmás kristálylapokkal a C-síkú (<0001> orientációjú) zafírlap és az Ⅲ-Ⅴ és Ⅱ-Ⅵ csoportokban lerakódott filmek (például GaN) közötti rácsállandó eltérési arány viszonylag kicsi, és a kettő és aAlN-filmekA pufferrétegként használható anyag még kisebb, és megfelel a GaN kristályosítási folyamatában a magas hőmérséklettel szembeni ellenállás követelményeinek. Ezért gyakori szubsztrátanyag a GaN növesztéséhez, amelyből fehér/kék/zöld LED-ek, lézerdiódák, infravörös detektorok stb. állíthatók elő.
Érdemes megemlíteni, hogy a C-síkú zafír hordozóra növesztett GaN film a poláris tengelye mentén, azaz a C-tengely irányában növekszik, ami nemcsak érett növekedési folyamatot és epitaxiális folyamatot, viszonylag alacsony költséget, stabil fizikai és kémiai tulajdonságokat, hanem jobb feldolgozási teljesítményt is eredményez. A C-orientált zafírlap atomjai O-al-al-o-al-O elrendezésben kapcsolódnak egymáshoz, míg az M- és A-orientált zafírkristályok al-O-al-O elrendezésben kapcsolódnak egymáshoz. Mivel az Al-Al kötési energiája alacsonyabb és kötése gyengébb, mint az Al-O-é, összehasonlítva az M- és A-orientált zafírkristályokkal, a C-zafír feldolgozása elsősorban az Al-Al kulcs megnyitására irányul, ami könnyebben feldolgozható, és jobb felületi minőséget, majd jobb gallium-nitrid epitaxiális minőséget eredményez, ami javíthatja az ultra-nagy fényerejű fehér/kék LED minőségét. Másrészt a C-tengely mentén növesztett filmek spontán és piezoelektromos polarizációs hatásokkal rendelkeznek, ami erős belső elektromos teret eredményez a filmek belsejében (aktív réteg kvantumkutak), ami nagymértékben csökkenti a GaN filmek fényhasznosítását.
A-síkú zafír ostyaalkalmazás
Kiváló átfogó teljesítményének, különösen a kiváló fényáteresztő képességének köszönhetően a zafír egykristály fokozhatja az infravörös penetrációs hatást, és ideális közép-infravörös ablakanyaggá válhat, amelyet széles körben használnak katonai fotoelektromos berendezésekben. Az A zafír felületének merőleges irányában poláris sík (C sík) van, ami egy nem poláris felület. Általában az A-orientált zafírkristály minősége jobb, mint a C-orientált kristályé, kevesebb diszlokációval, kevésbé mozaikos szerkezettel és teljesebb kristályszerkezettel rendelkezik, így jobb fényáteresztő képességgel rendelkezik. Ugyanakkor az a síkon lévő Al-O-Al-O atomkötési mód miatt az A-orientált zafír keménysége és kopásállósága jelentősen magasabb, mint a C-orientált zafíré. Ezért az A-irányú forgácsokat többnyire ablakanyagként használják; Ezenkívül az A-zafír egyenletes dielektromos állandóval és kiváló szigetelő tulajdonságokkal is rendelkezik, így alkalmazható hibrid mikroelektronikai technológiában, de kiváló vezetők növesztésére is, például TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 felhasználására, heterogén epitaxiális szupravezető filmek növesztésére cérium-oxid (CeO2) zafír kompozit hordozón. Az Al-O nagy kötési energiája miatt azonban nehezebb feldolgozni.
AlkalmazásaR /M sík zafír lapka
Az R-sík a zafír nem poláris felülete, így az R-sík helyzetének változása a zafíreszközben eltérő mechanikai, termikus, elektromos és optikai tulajdonságokat kölcsönöz neki. Általánosságban elmondható, hogy az R-felületű zafír hordozó előnyös a szilícium heteroepitaxiális leválasztásához, főként félvezető, mikrohullámú és mikroelektronikai integrált áramköri alkalmazásokhoz, ólom és egyéb szupravezető alkatrészek, nagy ellenállású ellenállások gyártásához, a gallium-arzenid szintén használható R-típusú hordozó növesztéséhez. Jelenleg az okostelefonok és táblagép-rendszerek népszerűségével az R-felületű zafír hordozó felváltotta az okostelefonokhoz és táblagépekhez használt meglévő összetett SAW eszközöket, olyan hordozót biztosítva, amely javíthatja a teljesítményt.
Jogsértés esetén vegye fel a kapcsolatot a törléssel.
Közzététel ideje: 2024. július 16.