El zafiro es un monocristal de alúmina, pertenece al sistema cristalino tripartito, de estructura hexagonal, su estructura cristalina está compuesta por tres átomos de oxígeno y dos átomos de aluminio en tipo de enlace covalente, dispuestos muy estrechamente, con una fuerte cadena de enlace y energía reticular, mientras que su Interior de cristal casi sin impurezas ni defectos, por lo que tiene excelentes características de aislamiento eléctrico, transparencia, buena conductividad térmica y alta rigidez. Ampliamente utilizado como ventana óptica y materiales de sustrato de alto rendimiento. Sin embargo, la estructura molecular del zafiro es compleja y existe anisotropía, y el impacto en las propiedades físicas correspondientes también es muy diferente para el procesamiento y uso de diferentes direcciones de cristal, por lo que el uso también es diferente. En general, los sustratos de zafiro están disponibles en las direcciones de los planos C, R, A y M.
La aplicación deOblea de zafiro del plano C
El nitruro de galio (GaN) como semiconductor de tercera generación de banda prohibida amplia, tiene una banda prohibida directa amplia, un fuerte enlace atómico, alta conductividad térmica, buena estabilidad química (casi no se corroe con ningún ácido) y una fuerte capacidad antirradiación, y tiene amplias perspectivas en la aplicación de optoelectrónica, dispositivos de alta temperatura y potencia y dispositivos de microondas de alta frecuencia. Sin embargo, debido al alto punto de fusión del GaN, es difícil obtener materiales monocristalinos de gran tamaño, por lo que la forma común es llevar a cabo el crecimiento heteroepitaxia en otros sustratos, lo que tiene mayores requisitos para los materiales del sustrato.
Comparado con elsustrato de zafirocon otras caras de cristal, la tasa de desajuste constante de red entre la oblea de zafiro del plano C (orientación <0001>) y las películas depositadas en los grupos Ⅲ-Ⅴ y Ⅱ-Ⅵ (como GaN) es relativamente pequeña, y el desajuste constante de red tasa entre los dos y elpelículas de AlNque se puede utilizar como capa amortiguadora es aún más pequeña y cumple con los requisitos de resistencia a altas temperaturas en el proceso de cristalización de GaN. Por lo tanto, es un material de sustrato común para el crecimiento de GaN, que se puede utilizar para fabricar LED blancos/azules/verdes, diodos láser, detectores de infrarrojos, etc.
Vale la pena mencionar que la película de GaN cultivada en el sustrato de zafiro del plano C crece a lo largo de su eje polar, es decir, la dirección del eje C, que no es solo un proceso de crecimiento maduro y un proceso de epitaxia, un costo relativamente bajo y una física estable. y propiedades químicas, sino también un mejor rendimiento de procesamiento. Los átomos de la oblea de zafiro orientada a C están unidos en una disposición O-al-al-o-al-O, mientras que los cristales de zafiro orientados a M y A están unidos en al-O-al-O. Debido a que Al-Al tiene una energía de enlace más baja y un enlace más débil que el Al-O, en comparación con los cristales de zafiro orientados a M y A, el procesamiento del zafiro C es principalmente para abrir la llave Al-Al, que es más fácil de procesar. , y puede obtener una mayor calidad de superficie y luego obtener una mejor calidad epitaxial de nitruro de galio, lo que puede mejorar la calidad del LED blanco/azul de brillo ultra alto. Por otro lado, las películas cultivadas a lo largo del eje C tienen efectos de polarización piezoeléctrica y espontánea, lo que da como resultado un fuerte campo eléctrico interno dentro de las películas (pozos cuánticos de capa activa), lo que reduce en gran medida la eficiencia luminosa de las películas de GaN.
Oblea de zafiro plano Asolicitud
Debido a su excelente rendimiento integral, especialmente su excelente transmitancia, el monocristal de zafiro puede mejorar el efecto de penetración de infrarrojos y convertirse en un material ideal para ventanas de infrarrojo medio, que se ha utilizado ampliamente en equipos fotoeléctricos militares. Donde A zafiro es un plano polar (plano C) en la dirección normal de la cara, es una superficie no polar. Generalmente, la calidad del cristal de zafiro orientado A es mejor que la del cristal orientado C, con menos dislocación, menos estructura de mosaico y estructura cristalina más completa, por lo que tiene un mejor rendimiento de transmisión de luz. Al mismo tiempo, debido al modo de enlace atómico Al-O-Al-O en el plano a, la dureza y la resistencia al desgaste del zafiro orientado A son significativamente mayores que las del zafiro orientado C. Por lo tanto, los chips direccionales A se utilizan principalmente como materiales para ventanas; Además, el zafiro también tiene una constante dieléctrica uniforme y propiedades de alto aislamiento, por lo que puede aplicarse a la tecnología de microelectrónica híbrida, pero también para el crecimiento de excelentes conductores, como el uso de TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, el crecimiento. de películas superconductoras epitaxiales heterogéneas sobre sustrato compuesto de zafiro de óxido de cerio (CeO2). Sin embargo, también debido a la gran energía de enlace del Al-O, es más difícil de procesar.
Aplicación deOblea de zafiro plano R /M
El plano R es la superficie no polar de un zafiro, por lo que el cambio en la posición del plano R en un dispositivo de zafiro le otorga diferentes propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y ópticas. En general, el sustrato de zafiro con superficie R se prefiere para la deposición heteroepitaxial de silicio, principalmente para aplicaciones de circuitos integrados de semiconductores, microondas y microelectrónica, en la producción de plomo, otros componentes superconductores, resistencias de alta resistencia y también se puede utilizar arseniuro de galio para R- tipo de crecimiento del sustrato. En la actualidad, con la popularidad de los teléfonos inteligentes y los sistemas de tabletas, el sustrato de zafiro R-face ha reemplazado los dispositivos SAW compuestos existentes utilizados para teléfonos inteligentes y tabletas, proporcionando un sustrato para dispositivos que pueden mejorar el rendimiento.
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Hora de publicación: 16-jul-2024