Сапфір — гэта монакрышталь аксіду алюмінію, які належыць да трохчасткавай крышталічнай сістэмы з шасцікутнай структурай. Яго крышталічная структура складаецца з трох атамаў кіслароду і двух атамаў алюмінію, якія ўтвараюць кавалентныя сувязі. Яны вельмі шчыльна размешчаны, маюць моцны ланцуг і энергію рашоткі. Унутры крышталя практычна няма прымешак або дэфектаў, таму ён мае выдатную электраізаляцыю, празрыстасць, добрую цеплаправоднасць і высокую калянасць. Шырока выкарыстоўваецца ў якасці аптычных вокнаў і высокапрадукцыйных матэрыялаў для падкладак. Аднак малекулярная структура сапфіра складаная і мае анізатрапію, і ўплыў на адпаведныя фізічныя ўласцівасці таксама вельмі адрозніваецца ў залежнасці ад кірункаў апрацоўкі і выкарыстання, таму і выкарыстанне адрозніваецца. Як правіла, сапфіравыя падкладкі даступныя ў кірунках плоскасцей C, R, A і M.
УжываннеСапфіравая пласціна C-плоскасці
Нітрыд галію (GaN) — гэта паўправаднік трэцяга пакалення з шырокай забароненай зонай, які мае шырокую прамую забароненую зону, моцную атамную сувязь, высокую цеплаправоднасць, добрую хімічную стабільнасць (практычна не падвяргаецца карозіі пад уздзеяннем кіслот) і моцную ўстойлівасць да апраменьвання. Ён мае шырокія перспектывы прымянення ў оптаэлектроніцы, высокатэмпературных і магутнасных прыладах, а таксама ў высокачастотных мікрахвалевых прыладах. Аднак з-за высокай тэмпературы плаўлення GaN цяжка атрымаць вялікія монакрышталічныя матэрыялы, таму распаўсюджаным спосабам з'яўляецца гетэраэпітаксіяльны рост на іншых падкладках, што прад'яўляе больш высокія патрабаванні да матэрыялаў падкладак.
У параўнанні зсапфіравая падкладказ іншымі крышталічнымі гранямі, узровень неадпаведнасці пастаяннай рашоткі паміж сапфіравай пласцінай C-плоскасці (арыентацыя <0001>) і плёнкамі, нанесенымі ў групах Ⅲ-Ⅴ і Ⅱ-Ⅵ (напрыклад, GaN), адносна невялікі, і ўзровень неадпаведнасці пастаяннай рашоткі паміж імі іAlN плёнкіякі можна выкарыстоўваць у якасці буфернага пласта, яшчэ меншы па памеры і адпавядае патрабаванням высокай тэмпературнай устойлівасці ў працэсе крышталізацыі GaN. Такім чынам, гэта распаўсюджаны матэрыял падкладкі для вырошчвання GaN, які можна выкарыстоўваць для вырабу белых/сініх/зялёных святлодыёдаў, лазерных дыёдаў, інфрачырвоных дэтэктараў і гэтак далей.
Варта адзначыць, што плёнка GaN, вырашчаная на падложцы сапфіра ў плоскасці C, расце ўздоўж сваёй палярнай восі, гэта значыць у напрамку восі C, што з'яўляецца не толькі працэсам сталага росту і эпітаксіі, адносна нізкім коштам, стабільнымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі, але і лепшымі характарыстыкамі апрацоўкі. Атамы сапфіравай пласціны з арыентацыяй C звязаны ў размяшчэнні O-al-al-o-al-O, у той час як крышталі сапфіра з арыентацыяй M і арыентацыяй A звязаны ў выглядзе al-O-al-O. Паколькі Al-Al мае меншую энергію сувязі і слабейшую сувязь, чым Al-O, у параўнанні з крышталямі сапфіра з арыентацыяй M і арыентацыяй A, апрацоўка сапфіра C у асноўным заключаецца ў адкрыцці ключа Al-Al, які лягчэй апрацоўваць і можа атрымаць больш высокую якасць паверхні, а затым атрымаць лепшую якасць эпітаксіяльнай нітрыду галію, што можа палепшыць якасць бела-сіняга святлодыёда з ультравысокай яркасцю. З іншага боку, плёнкі, вырашчаныя ўздоўж восі C, маюць эфекты спантаннай і п'езаэлектрычнай палярызацыі, што прыводзіць да моцнага ўнутранага электрычнага поля ўнутры плёнак (квантавыя ямы актыўнага слоя), што значна зніжае светлавую эфектыўнасць плёнак GaN.
Сапфіравая пласціна плоскасці Азаяўка
Дзякуючы сваім выдатным комплексным характарыстыкам, асабліва выдатнаму каэфіцыенту прапускання, монакрышталь сапфіра можа палепшыць эфект пранікнення інфрачырвонага выпраменьвання і стаць ідэальным матэрыялам для вокнаў сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону, які шырока выкарыстоўваецца ў ваенным фотаэлектрычным абсталяванні. Дзе сапфір з арыентацыяй А знаходзіцца ў палярнай плоскасці (плоскасць С) у напрамку перпендыкулярным грані, гэта непалярная паверхня. Як правіла, якасць крышталя сапфіра з арыентацыяй А лепшая, чым у крышталя з арыентацыяй С, з меншай колькасцю дыслакацый, меншай мазаічнай структурай і больш поўнай крыштальнай структурай, таму ён мае лепшыя характарыстыкі прапускання святла. У той жа час, дзякуючы атамнаму злучэнню Al-O-Al-O ў плоскасці А, цвёрдасць і зносаўстойлівасць сапфіра з арыентацыяй А значна вышэйшыя, чым у сапфіра з арыентацыяй С. Такім чынам, у якасці матэрыялаў для вокнаў часцей выкарыстоўваюцца чыпы з арыентацыяй А; Акрамя таго, сапфір А валодае аднастайнай дыэлектрычнай пранікальнасцю і высокімі ізаляцыйнымі ўласцівасцямі, таму яго можна выкарыстоўваць у гібрыднай мікраэлектроніцы, а таксама для вырошчвання выдатных праваднікоў, такіх як выкарыстанне TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, вырошчванне гетэрагенных эпітаксіяльных звышправодных плёнак на кампазітнай падкладцы з аксіду цэрыя (CeO2) сапфіра. Аднак з-за вялікай энергіі сувязі Al-O яго апрацоўка больш складаная.
УжываннеПлоская сапфіравая пласціна R/M
R-плоскасць — гэта непалярная паверхня сапфіра, таму змена становішча R-плоскасці ў сапфіравай прыладзе надае ёй розныя механічныя, цеплавыя, электрычныя і аптычныя ўласцівасці. У цэлым, сапфіравая падкладка з R-паверхняй пераважнейшая для гетэраэпітаксіяльнага нанясення крэмнію, галоўным чынам для паўправадніковых, мікрахвалевых і мікраэлектронных інтэгральных схем, пры вытворчасці свінцу, іншых звышправодных кампанентаў, высокасупраціўных рэзістараў, арсенід галію таксама можа выкарыстоўвацца для вырошчвання падкладак тыпу R. У цяперашні час, з папулярнасцю смартфонаў і планшэтных камп'ютэрных сістэм, сапфіравая падкладка з R-паверхняй замяніла існуючыя складовыя прылады SAW, якія выкарыстоўваюцца для смартфонаў і планшэтных камп'ютараў, забяспечваючы падкладку для прылад, якія могуць палепшыць прадукцыйнасць.
Калі ёсць парушэнне, звяжыцеся з выдаленнем
Час публікацыі: 16 ліпеня 2024 г.