Safir er en enkeltkrystall av alumina, som tilhører det tredelte krystallsystemet, med en heksagonal struktur. Krystallstrukturen består av tre oksygenatomer og to aluminiumatomer i kovalente bindinger, tett anordnet, med sterk bindingskjede og gitterenergi. Krystallens indre er nesten uten urenheter eller defekter, slik at den har utmerket elektrisk isolasjon, gjennomsiktighet, god varmeledningsevne og høy stivhet. Den er mye brukt som optisk vindu og høytytende substratmaterialer. Safirens molekylære struktur er imidlertid kompleks og anisotrop, og virkningen på de tilsvarende fysiske egenskapene er også svært forskjellig for prosessering og bruk i forskjellige krystallretninger, så bruken er også forskjellig. Generelt er safirsubstrater tilgjengelige i C-, R-, A- og M-planretninger.
Anvendelsen avC-plan safirwafer
Galliumnitrid (GaN) er en tredjegenerasjons halvleder med bredt båndgap, har bredt direkte båndgap, sterk atombinding, høy termisk ledningsevne, god kjemisk stabilitet (nesten ikke korrodert av noen syre) og sterk anti-bestrålingsevne, og har brede muligheter innen anvendelse av optoelektronikk, høytemperatur- og effektenheter og høyfrekvente mikrobølgeenheter. På grunn av GaNs høye smeltepunkt er det imidlertid vanskelig å oppnå store enkeltkrystallmaterialer, så den vanlige måten er å utføre heteroepitaktisk vekst på andre substrater, noe som stiller høyere krav til substratmaterialer.
Sammenlignet medsafirsubstratMed andre krystallflater er gitterkonstantens mismatch-rate mellom C-planet (<0001> orientering) safirskiven og filmene avsatt i gruppene Ⅲ-Ⅴ og Ⅱ-Ⅵ (som GaN) relativt liten, og gitterkonstantens mismatch-rate mellom de to ogAlN-filmersom kan brukes som bufferlag er enda mindre, og det oppfyller kravene til høy temperaturmotstand i GaN-krystalliseringsprosessen. Derfor er det et vanlig substratmateriale for GaN-vekst, som kan brukes til å lage hvite/blå/grønne lysdioder, laserdioder, infrarøde detektorer og så videre.
Det er verdt å nevne at GaN-filmen som dyrkes på C-plan safirsubstrat vokser langs sin polare akse, det vil si retningen til C-aksen, som ikke bare har en moden vekstprosess og epitaksiprosess, relativt lave kostnader, stabile fysiske og kjemiske egenskaper, men også bedre prosesseringsytelse. Atomene i den C-orienterte safirskiven er bundet i et O-al-al-o-al-O-arrangement, mens de M-orienterte og A-orienterte safirkrystallene er bundet i al-O-al-O. Fordi Al-Al har lavere bindingsenergi og svakere binding enn Al-O, sammenlignet med de M-orienterte og A-orienterte safirkrystallene, er prosesseringen av C-safir hovedsakelig for å åpne Al-Al-nøkkelen, som er lettere å bearbeide, og kan oppnå høyere overflatekvalitet, og deretter oppnå bedre galliumnitrid-epitaksialkvalitet, noe som kan forbedre kvaliteten på ultrahøy lysstyrke hvit/blå LED. På den annen side har filmene som dyrkes langs C-aksen spontane og piezoelektriske polarisasjonseffekter, noe som resulterer i et sterkt indre elektrisk felt inne i filmene (aktive lag kvantebrønner), noe som reduserer lyseffektiviteten til GaN-filmer betraktelig.
A-plan safirwafersøknad
På grunn av sin utmerkede omfattende ytelse, spesielt utmerket transmittans, kan safir-enkeltkrystall forbedre den infrarøde penetrasjonseffekten og bli et ideelt middels infrarødt vindusmateriale, som har blitt mye brukt i militært fotoelektrisk utstyr. Der A-safir er et polarplan (C-plan) i flatens normale retning, er det en ikke-polar overflate. Generelt er kvaliteten på A-orientert safirkrystall bedre enn C-orientert krystall, med mindre dislokasjon, mindre mosaikkstruktur og mer komplett krystallstruktur, slik at den har bedre lystransmisjonsytelse. Samtidig, på grunn av Al-O-Al-O atombindingsmodusen på plan a, er hardheten og slitestyrken til A-orientert safir betydelig høyere enn for C-orientert safir. Derfor brukes A-retningsbestemte brikker mest som vindusmaterialer; I tillegg har A-safir også en jevn dielektrisk konstant og høye isolasjonsegenskaper, slik at den kan brukes i hybrid mikroelektronikkteknologi, men også for vekst av suverene ledere, for eksempel bruk av TlBaCaCuO₄ (TbBaCaCuO₄), Tl-2212, vekst av heterogene epitaksiale superledende filmer på ceriumoksid (CeO₂) safirkomposittsubstrat. Imidlertid, også på grunn av den høye bindingsenergien til Al-O, er den vanskeligere å bearbeide.
Anvendelse avR/M-plan safirwafer
R-planet er den ikke-polare overflaten til en safir, så endringen i R-planposisjonen i en safirenhet gir den forskjellige mekaniske, termiske, elektriske og optiske egenskaper. Generelt er R-overflate-safirsubstrat foretrukket for heteroepitaksial avsetning av silisium, hovedsakelig for halvleder-, mikrobølge- og mikroelektronikk-integrerte kretsapplikasjoner, i produksjon av bly, andre superledende komponenter, høyresistanse motstander, galliumarsenid kan også brukes til R-type substratvekst. Med populariteten til smarttelefoner og nettbrettsystemer har R-overflate-safirsubstrat erstattet de eksisterende sammensatte SAW-enhetene som brukes til smarttelefoner og nettbrett, og gir et substrat for enheter som kan forbedre ytelsen.
Hvis det foreligger et brudd, kontakt sletting
Publisert: 16. juli 2024