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 rapat, dengan rantai ikatan dan energi kisi yang kuat, sementara interior kristalnya 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 kompleks dan ada anisotropi, dan dampaknya pada sifat fisik yang sesuai 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
Galium 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-radiasi yang kuat. GaN memiliki prospek yang luas dalam aplikasi optoelektronika, perangkat suhu dan daya tinggi, serta perangkat gelombang mikro frekuensi tinggi. Namun, karena titik leleh GaN yang tinggi, sulit untuk mendapatkan material kristal tunggal berukuran besar. Oleh karena itu, metode yang umum digunakan adalah penumbuhan heteroepitaksi pada substrat lain, yang membutuhkan material substrat yang lebih tinggi.
Dibandingkan dengansubstrat safirdengan permukaan kristal lainnya, tingkat ketidakcocokan konstanta kisi antara wafer safir bidang C (orientasi <0001>) dan film yang disimpan dalam kelompok Ⅲ-Ⅴ dan Ⅱ-Ⅵ (seperti GaN) relatif kecil, dan tingkat ketidakcocokan konstanta kisi antara keduanya danFilm AlNLapisan penyangga yang dapat digunakan bahkan lebih kecil, dan memenuhi persyaratan ketahanan suhu tinggi dalam proses kristalisasi GaN. Oleh karena itu, lapisan ini merupakan material 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 tumbuh pada substrat safir bidang-C tumbuh sepanjang sumbu kutubnya, yaitu arah sumbu-C, yang tidak hanya proses pertumbuhan matang dan proses epitaksi, biaya yang relatif rendah, sifat fisik dan kimia yang stabil, tetapi juga kinerja pemrosesan yang lebih baik. Atom-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 daripada Al-O, dibandingkan dengan kristal safir berorientasi-M dan berorientasi-A, pemrosesan safir-C 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 kecerahan ultra-tinggi. Di sisi lain, film yang tumbuh sepanjang sumbu C memiliki efek polarisasi spontan dan piezoelektrik, yang menghasilkan medan listrik internal yang kuat di dalam film (sumur kuantum lapisan aktif), yang sangat mengurangi efisiensi cahaya film GaN.
Wafer safir bidang-Aaplikasi
Karena kinerja komprehensifnya yang sangat baik, terutama transmitansi yang sangat baik, kristal tunggal safir dapat meningkatkan efek penetrasi inframerah, dan menjadi bahan jendela inframerah menengah yang ideal, yang telah banyak digunakan dalam peralatan fotolistrik militer. Di mana safir A adalah bidang kutub (bidang C) dalam arah normal wajah, adalah permukaan non-polar. Umumnya, kualitas kristal safir berorientasi A lebih baik daripada kristal berorientasi C, dengan lebih sedikit dislokasi, lebih sedikit struktur Mosaik 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 secara signifikan lebih tinggi daripada safir berorientasi C. Oleh karena itu, chip arah A sebagian besar digunakan sebagai bahan jendela; Selain itu, safir A juga memiliki konstanta dielektrik yang seragam dan sifat insulasi yang tinggi, sehingga dapat diaplikasikan pada teknologi mikroelektronika hibrida, serta untuk pengembangan konduktor yang unggul, seperti penggunaan TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, dan pengembangan film superkonduktor epitaksial heterogen pada substrat komposit safir cerium oksida (CeO2). Namun, karena energi ikatan Al-O yang tinggi, proses pemrosesannya pun lebih sulit.
Aplikasi dariWafer safir bidang R/M
Bidang-R merupakan permukaan non-polar safir, sehingga perubahan posisi bidang-R pada perangkat safir menghasilkan sifat mekanik, termal, listrik, dan optik yang berbeda. Secara umum, substrat safir permukaan-R lebih disukai untuk deposisi heteroepitaksial silikon, terutama untuk aplikasi semikonduktor, gelombang mikro, dan sirkuit terpadu mikroelektronika. Dalam produksi timbal, komponen superkonduktor lainnya, resistor resistansi tinggi, galium arsenida juga dapat digunakan untuk pertumbuhan substrat tipe-R. Saat ini, dengan semakin populernya ponsel pintar dan sistem komputer tablet, substrat safir permukaan-R telah menggantikan perangkat SAW majemuk yang digunakan untuk ponsel pintar dan komputer tablet, menyediakan substrat untuk perangkat yang dapat meningkatkan kinerja.
Jika ada pelanggaran, hubungi hapus
Waktu posting: 16-Jul-2024