Lo zaffiro è un singolo cristallo di allumina, appartiene al sistema cristallino tripartito, struttura esagonale, la sua struttura cristallina è composta da tre atomi di ossigeno e due atomi di alluminio con legame covalente, disposti molto strettamente, con una forte catena di legame ed energia reticolare, mentre il suo l'interno del cristallo è quasi privo di impurità o difetti, quindi ha un eccellente isolamento elettrico, trasparenza, buona conduttività termica e caratteristiche di elevata rigidità. Ampiamente usato come finestra ottica e materiali di substrato ad alte prestazioni. Tuttavia, la struttura molecolare dello zaffiro è complessa e presenta anisotropia, e anche l'impatto sulle proprietà fisiche corrispondenti è molto diverso per la lavorazione e l'uso di diverse direzioni dei cristalli, quindi anche l'uso è diverso. In generale, i substrati di zaffiro sono disponibili nelle direzioni del piano C, R, A e M.
L'applicazione diWafer di zaffiro del piano C
Il nitruro di gallio (GaN) come semiconduttore di terza generazione con ampio gap di banda, ha un ampio gap di banda diretto, un forte legame atomico, un'elevata conduttività termica, una buona stabilità chimica (quasi non corroso da alcun acido) e una forte capacità anti-irradiazione e ha ampie prospettive in l'applicazione dell'optoelettronica, dei dispositivi ad alta temperatura e potenza e dei dispositivi a microonde ad alta frequenza. Tuttavia, a causa dell'elevato punto di fusione del GaN, è difficile ottenere materiali monocristallini di grandi dimensioni, quindi il modo comune è effettuare la crescita eteroepitassia su altri substrati, che hanno requisiti più elevati per i materiali del substrato.
Rispetto alsubstrato di zaffirocon altre facce cristalline, il tasso di disadattamento costante del reticolo tra il wafer di zaffiro del piano C (orientamento <0001>) e le pellicole depositate nei gruppi Ⅲ-Ⅴ e Ⅱ-Ⅵ (come GaN) è relativamente piccolo e il disadattamento costante del reticolo tasso tra i due e ilFilm AlNche può essere utilizzato come strato tampone è ancora più piccolo e soddisfa i requisiti di resistenza alle alte temperature nel processo di cristallizzazione del GaN. Pertanto, è un materiale di substrato comune per la crescita del GaN, che può essere utilizzato per realizzare LED bianchi/blu/verdi, diodi laser, rilevatori a infrarossi e così via.
Vale la pena ricordare che la pellicola di GaN cresciuta sul substrato di zaffiro del piano C cresce lungo il suo asse polare, cioè la direzione dell'asse C, che non è solo un processo di crescita maturo e un processo di epitassia, un costo relativamente basso, un fisico stabile e proprietà chimiche, ma anche migliori prestazioni di lavorazione. Gli atomi del wafer di zaffiro orientato al C sono legati in una disposizione O-al-al-o-al-O, mentre i cristalli di zaffiro orientati a M e A sono legati in al-O-al-O. Poiché Al-Al ha un'energia di legame inferiore e un legame più debole di Al-O, rispetto ai cristalli di zaffiro orientati a M e A, la lavorazione dello zaffiro C consiste principalmente nell'aprire la chiave Al-Al, che è più facile da lavorare e può ottenere una qualità superficiale più elevata e quindi una migliore qualità epitassiale del nitruro di gallio, che può migliorare la qualità del LED bianco/blu a luminosità ultraelevata. D'altra parte, i film cresciuti lungo l'asse C hanno effetti di polarizzazione spontanei e piezoelettrici, risultanti in un forte campo elettrico interno all'interno dei film (well quantici dello strato attivo), che riduce notevolmente l'efficienza luminosa dei film GaN.
Wafer di zaffiro A-planeapplicazione
Grazie alle sue eccellenti prestazioni globali, in particolare all'eccellente trasmittanza, il singolo cristallo di zaffiro può migliorare l'effetto di penetrazione dell'infrarosso e diventare un materiale ideale per le finestre nel medio infrarosso, ampiamente utilizzato nelle apparecchiature fotoelettriche militari. Dove Uno zaffiro è un piano polare (piano C) nella direzione normale del viso, è una superficie non polare. In generale, la qualità del cristallo di zaffiro orientato A è migliore di quella del cristallo orientato C, con meno dislocazioni, meno struttura a mosaico e una struttura cristallina più completa, quindi ha migliori prestazioni di trasmissione della luce. Allo stesso tempo, a causa della modalità di legame atomico Al-O-Al-O sul piano a, la durezza e la resistenza all'usura dello zaffiro orientato A sono significativamente superiori a quelle dello zaffiro orientato C. Pertanto, i chip direzionali vengono utilizzati principalmente come materiali per finestre; Inoltre, lo zaffiro ha anche una costante dielettrica uniforme e proprietà di isolamento elevate, quindi può essere applicato alla tecnologia microelettronica ibrida, ma anche per la crescita di conduttori eccellenti, come l'uso di TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, la crescita di film superconduttori epitassiali eterogenei su substrato composito di zaffiro di ossido di cerio (CeO2). Tuttavia, anche a causa della grande energia di legame di Al-O, è più difficile da lavorare.
Applicazione diWafer in zaffiro piano R/M
Il piano R è la superficie non polare di uno zaffiro, quindi il cambiamento nella posizione del piano R in un dispositivo in zaffiro gli conferisce diverse proprietà meccaniche, termiche, elettriche e ottiche. In generale, il substrato in zaffiro con superficie R è preferito per la deposizione eteroepitassiale di silicio, principalmente per applicazioni di semiconduttori, microonde e circuiti integrati microelettronici, nella produzione di piombo, altri componenti superconduttori, resistori ad alta resistenza, arseniuro di gallio può essere utilizzato anche per R- tipo di crescita del substrato. Attualmente, con la popolarità degli smartphone e dei sistemi tablet, il substrato in zaffiro R-face ha sostituito i dispositivi SAW composti esistenti utilizzati per smartphone e tablet, fornendo un substrato per dispositivi in grado di migliorare le prestazioni.
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Orario di pubblicazione: 16 luglio 2024