Safir adalah kristal tunggal alumina, termasuk dalam sistem kristal tripartit, struktur heksagonal, struktur kristalnya terdiri dari tiga atom oksigen dan dua atom aluminium dalam jenis ikatan kovalen, tersusun sangat erat, dengan rantai ikatan yang kuat dan energi kisi, sedangkan safir interior kristal hampir tidak ada kotoran atau cacat, sehingga memiliki isolasi listrik yang sangat baik, transparansi, konduktivitas termal yang baik dan karakteristik kekakuan yang tinggi. Banyak digunakan sebagai jendela optik dan bahan substrat berkinerja tinggi. Namun struktur molekul safir sangat kompleks dan terdapat anisotropi, serta dampak terhadap sifat fisik terkait juga sangat berbeda untuk pemrosesan dan penggunaan arah kristal yang berbeda, sehingga penggunaannya juga berbeda. Secara umum, substrat safir tersedia dalam arah bidang C, R, A, dan M.
PenerapanWafer safir bidang C
Gallium nitrida (GaN) sebagai semikonduktor generasi ketiga dengan celah pita lebar, memiliki celah pita langsung yang lebar, ikatan atom yang kuat, konduktivitas termal yang tinggi, stabilitas kimia yang baik (hampir tidak terkorosi oleh asam apa pun) dan kemampuan anti iradiasi yang kuat, serta memiliki prospek yang luas dalam penerapan optoelektronik, perangkat suhu dan daya tinggi, serta perangkat gelombang mikro frekuensi tinggi. Namun karena titik leleh GaN yang tinggi, sulit untuk mendapatkan bahan kristal tunggal berukuran besar, sehingga cara yang umum adalah dengan melakukan pertumbuhan heteroepitaxy pada substrat lain, yang memiliki kebutuhan bahan substrat lebih tinggi.
Dibandingkan dengansubstrat safirdengan permukaan kristal lainnya, tingkat ketidakcocokan konstanta kisi antara wafer safir bidang C (orientasi<0001>) dan film yang diendapkan dalam kelompok Ⅲ-Ⅴ dan Ⅱ-Ⅵ (seperti GaN) relatif kecil, dan ketidakcocokan konstanta kisi tingkat antara keduanya danfilm AlNyang dapat digunakan sebagai lapisan penyangga bahkan lebih kecil, dan memenuhi persyaratan ketahanan suhu tinggi dalam proses kristalisasi GaN. Oleh karena itu, ini adalah bahan substrat umum untuk pertumbuhan GaN, yang dapat digunakan untuk membuat LED putih/biru/hijau, dioda laser, detektor inframerah, dan sebagainya.
Perlu disebutkan bahwa film GaN yang ditumbuhkan pada substrat safir bidang C tumbuh sepanjang sumbu kutubnya, yaitu arah sumbu C, yang tidak hanya merupakan proses pertumbuhan matang dan proses epitaksi, biaya yang relatif rendah, fisik yang stabil dan sifat kimia, tetapi juga kinerja pemrosesan yang lebih baik. Atom wafer safir berorientasi C terikat dalam susunan O-al-al-o-al-O, sedangkan kristal safir berorientasi M dan berorientasi A terikat dalam al-O-al-O. Karena Al-Al memiliki energi ikatan yang lebih rendah dan ikatan yang lebih lemah dibandingkan Al-O, dibandingkan dengan kristal safir berorientasi M dan berorientasi A, Pemrosesan C-safir terutama untuk membuka kunci Al-Al, yang lebih mudah diproses. , dan dapat memperoleh kualitas permukaan yang lebih tinggi, dan kemudian memperoleh kualitas epitaksi galium nitrida yang lebih baik, yang dapat meningkatkan kualitas LED putih/biru dengan kecerahan sangat tinggi. Di sisi lain, film yang tumbuh di sepanjang sumbu C memiliki efek polarisasi spontan dan piezoelektrik, menghasilkan medan listrik internal yang kuat di dalam film (sumur kuantum lapisan aktif), yang sangat mengurangi efisiensi cahaya film GaN.
Wafer safir pesawataplikasi
Karena kinerja komprehensifnya yang sangat baik, terutama transmitansi yang sangat baik, kristal tunggal safir dapat meningkatkan efek penetrasi inframerah, dan menjadi bahan jendela inframerah tengah yang ideal, yang telah banyak digunakan dalam peralatan fotolistrik militer. Dimana Safir adalah bidang kutub (bidang C) pada arah normal permukaannya, merupakan permukaan non-polar. Secara umum kualitas kristal safir berorientasi A lebih baik dibandingkan kristal berorientasi C, dengan dislokasi yang lebih sedikit, struktur mosaik yang lebih sedikit, dan struktur kristal yang lebih lengkap, sehingga memiliki kinerja transmisi cahaya yang lebih baik. Pada saat yang sama, karena mode ikatan atom Al-O-Al-O pada bidang a, kekerasan dan ketahanan aus safir berorientasi A jauh lebih tinggi dibandingkan safir berorientasi C. Oleh karena itu, chip A-arah banyak digunakan sebagai bahan jendela; Selain itu, safir A juga memiliki konstanta dielektrik yang seragam dan sifat insulasi yang tinggi, sehingga dapat diterapkan pada teknologi mikroelektronika hibrid, namun juga untuk pertumbuhan konduktor yang luar biasa, seperti penggunaan TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, pertumbuhan film superkonduktor epitaksi heterogen pada substrat komposit safir cerium oksida (CeO2). Namun karena energi ikatan Al-O yang besar, maka lebih sulit untuk diproses.
PenerapanWafer safir bidang R /M
Bidang R adalah permukaan non-polar dari safir, sehingga perubahan posisi bidang R pada perangkat safir memberikan sifat mekanik, termal, listrik, dan optik yang berbeda. Secara umum, substrat safir permukaan R lebih disukai untuk deposisi silikon heteroepitaksial, terutama untuk aplikasi sirkuit terpadu semikonduktor, gelombang mikro dan mikroelektronika, dalam produksi timbal, komponen superkonduktor lainnya, resistor resistansi tinggi, galium arsenida juga dapat digunakan untuk R- jenis pertumbuhan substrat. Saat ini, dengan popularitas ponsel pintar dan sistem komputer tablet, substrat safir R-face telah menggantikan perangkat SAW majemuk yang digunakan untuk ponsel pintar dan komputer tablet, menyediakan substrat untuk perangkat yang dapat meningkatkan kinerja.
Jika ada pelanggaran, hapus kontak
Waktu posting: 16 Juli 2024