Safir adalah kristal tunggal alumina, termasuk dalam sistem kristal tripartit, struktur heksagonal, struktur kristalnya terdiri dari tiga atom oksigen dan dua atom aluminium dalam ikatan kovalen, tersusun sangat rapat, dengan rantai ikatan dan energi kisi yang kuat, sementara bagian dalam kristalnya hampir tidak mengandung pengotor 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 material substrat berkinerja tinggi. Namun, struktur molekuler safir kompleks dan terdapat 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.
PenerapanPelat 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 optoelektronik, perangkat suhu tinggi dan daya tinggi, serta perangkat gelombang mikro frekuensi tinggi. Namun, karena titik leleh GaN yang tinggi, sulit untuk mendapatkan material kristal tunggal berukuran besar, sehingga cara yang umum dilakukan adalah dengan melakukan pertumbuhan heteroepitaksi pada substrat lain, yang memiliki persyaratan lebih tinggi untuk material substrat.
Dibandingkan dengansubstrat safirDibandingkan dengan bidang kristal lainnya, tingkat ketidaksesuaian 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 tingkat ketidaksesuaian 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, 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 polarnya, yaitu arah sumbu C, yang tidak hanya merupakan proses pertumbuhan dan epitaksi yang matang, biaya yang relatif rendah, sifat fisik dan kimia yang stabil, tetapi juga kinerja pemrosesan yang lebih baik. Atom-atom pada wafer safir berorientasi C terikat dalam susunan O-al-al-o-al-O, sedangkan kristal safir berorientasi M dan A terikat dalam susunan 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 A, pemrosesan safir C terutama bertujuan untuk membuka kunci Al-Al, yang lebih mudah diproses, dan dapat menghasilkan kualitas permukaan yang lebih tinggi, dan kemudian menghasilkan kualitas epitaksi galium nitrida yang lebih baik, yang dapat meningkatkan kualitas LED putih/biru ultra-terang. 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 luminous film GaN.
Pelat safir bidang Aaplikasi
Karena kinerja komprehensifnya yang sangat baik, terutama transmisi yang sangat baik, kristal tunggal safir dapat meningkatkan efek penetrasi inframerah, dan menjadi material jendela inframerah menengah yang ideal, yang telah banyak digunakan dalam peralatan fotolistrik militer. Di mana safir A adalah bidang polar (bidang C) dalam arah normal permukaan, adalah permukaan non-polar. Umumnya, kualitas kristal safir berorientasi A lebih baik daripada 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 secara signifikan lebih tinggi daripada safir berorientasi C. Oleh karena itu, chip berorientasi A sebagian besar digunakan sebagai material jendela; Selain itu, safir juga memiliki konstanta dielektrik yang seragam dan sifat isolasi yang tinggi, sehingga dapat diaplikasikan pada teknologi mikroelektronika hibrida, tetapi juga untuk pertumbuhan konduktor super, seperti penggunaan TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, pertumbuhan film superkonduktor epitaksial heterogen pada substrat komposit safir cerium oksida (CeO2). Namun, juga karena energi ikatan Al-O yang besar, pengolahannya menjadi lebih sulit.
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 heteroepitaksial silikon, terutama untuk aplikasi semikonduktor, gelombang mikro, dan sirkuit terpadu mikroelektronik, dalam produksi timbal, komponen superkonduktor lainnya, resistor resistansi tinggi, galium arsenida juga dapat digunakan untuk pertumbuhan substrat tipe R. Saat ini, dengan popularitas ponsel pintar dan sistem komputer tablet, substrat safir permukaan R telah menggantikan perangkat SAW senyawa yang ada yang digunakan untuk ponsel pintar dan komputer tablet, menyediakan substrat untuk perangkat yang dapat meningkatkan kinerja.
Jika terjadi pelanggaran, hubungi delete.
Waktu posting: 16 Juli 2024