Sapphire là một tinh thể đơn của alumina, thuộc hệ tinh thể ba bên, cấu trúc lục giác, cấu trúc tinh thể của nó gồm có ba nguyên tử oxy và hai nguyên tử nhôm theo kiểu liên kết cộng hóa trị, được sắp xếp rất chặt chẽ, có chuỗi liên kết mạnh và năng lượng mạng tinh thể, trong khi nó bên trong pha lê hầu như không có tạp chất hay khuyết tật nên có khả năng cách điện tuyệt vời, trong suốt, dẫn nhiệt tốt và đặc tính độ cứng cao. Được sử dụng rộng rãi làm cửa sổ quang học và vật liệu nền hiệu suất cao. Tuy nhiên, cấu trúc phân tử của sapphire rất phức tạp và có tính dị hướng, đồng thời tác động đến các tính chất vật lý tương ứng cũng rất khác nhau đối với quá trình xử lý và sử dụng các hướng tinh thể khác nhau nên cách sử dụng cũng khác nhau. Nhìn chung, chất nền sapphire có sẵn theo các hướng mặt phẳng C, R, A và M.
Việc áp dụngTấm sapphire mặt phẳng C
Gallium nitride (GaN) là chất bán dẫn thế hệ thứ ba có vùng cấm rộng, có vùng cấm trực tiếp rộng, liên kết nguyên tử mạnh, độ dẫn nhiệt cao, độ ổn định hóa học tốt (hầu như không bị ăn mòn bởi bất kỳ axit nào) và khả năng chống chiếu xạ mạnh và có triển vọng rộng rãi trong ứng dụng quang điện tử, thiết bị nhiệt độ và năng lượng cao và thiết bị vi sóng tần số cao. Tuy nhiên, do nhiệt độ nóng chảy cao của GaN nên khó thu được vật liệu đơn tinh thể có kích thước lớn, do đó cách phổ biến là thực hiện tăng trưởng dị thể trên các chất nền khác, có yêu cầu cao hơn đối với vật liệu nền.
So vớichất nền sapphirevới các mặt tinh thể khác, tỷ lệ không khớp hằng số mạng giữa wafer sapphire mặt phẳng C (<0001>) và các màng được lắng đọng trong các nhóm Ⅲ-Ⅴ và Ⅱ-Ⅵ (chẳng hạn như GaN) là tương đối nhỏ và hằng số mạng không khớp tỷ lệ giữa hai vàPhim AlNcó thể được sử dụng làm lớp đệm thậm chí còn nhỏ hơn và đáp ứng các yêu cầu về khả năng chịu nhiệt độ cao trong quá trình kết tinh GaN. Do đó, nó là vật liệu nền phổ biến cho sự phát triển GaN, có thể được sử dụng để chế tạo đèn led trắng/xanh dương/xanh lục, điốt laser, máy dò hồng ngoại, v.v.
Điều đáng nói là màng GaN phát triển trên đế sapphire mặt phẳng C phát triển dọc theo trục cực của nó, nghĩa là hướng của trục C, không chỉ là quá trình tăng trưởng trưởng thành và quá trình epit Wax, chi phí tương đối thấp, vật lý ổn định và tính chất hóa học, mà còn hiệu suất xử lý tốt hơn. Các nguyên tử của tấm sapphire định hướng C được liên kết theo kiểu sắp xếp O-al-al-o-al-O, trong khi các tinh thể sapphire định hướng M và định hướng A được liên kết theo kiểu al-O-al-O. Do Al-Al có năng lượng liên kết thấp hơn và liên kết yếu hơn Al-O nên so với tinh thể sapphire hướng M và hướng A, việc xử lý C-sapphire chủ yếu là để mở khóa Al-Al, dễ xử lý hơn , và có thể đạt được chất lượng bề mặt cao hơn, sau đó thu được chất lượng epiticular gallium nitride tốt hơn, có thể cải thiện chất lượng của đèn LED trắng / xanh có độ sáng cực cao. Mặt khác, các màng phát triển dọc theo trục C có hiệu ứng phân cực tự phát và áp điện, dẫn đến một điện trường bên trong mạnh bên trong màng (Giếng lượng tử lớp hoạt động), làm giảm đáng kể hiệu suất phát sáng của màng GaN.
Tấm sapphire mặt phẳng chữ Aứng dụng
Do hiệu suất toàn diện tuyệt vời, đặc biệt là độ truyền qua tuyệt vời, tinh thể sapphire đơn có thể tăng cường hiệu ứng xuyên hồng ngoại và trở thành vật liệu cửa sổ hồng ngoại trung bình lý tưởng, được sử dụng rộng rãi trong thiết bị quang điện quân sự. Trong đó sapphire là mặt phẳng cực (mặt phẳng C) theo hướng bình thường của mặt, là bề mặt không phân cực. Nói chung, chất lượng của tinh thể sapphire hướng A tốt hơn tinh thể hướng C, ít sai lệch hơn, cấu trúc khảm ít hơn và cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh hơn nên có hiệu suất truyền ánh sáng tốt hơn. Đồng thời, do chế độ liên kết nguyên tử Al-O-Al-O trên mặt phẳng a nên độ cứng và khả năng chống mài mòn của sapphire hướng A cao hơn đáng kể so với sapphire hướng C. Do đó, chip định hướng A chủ yếu được sử dụng làm vật liệu cửa sổ; Ngoài ra, sapphire còn có hằng số điện môi đồng nhất và đặc tính cách điện cao, do đó nó có thể được áp dụng cho công nghệ vi điện tử lai mà còn cho sự phát triển của các chất dẫn điện tuyệt vời, chẳng hạn như việc sử dụng TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, sự phát triển của màng siêu dẫn epiticular không đồng nhất trên đế composite sapphire cerium oxit (CeO2). Tuy nhiên, cũng vì năng lượng liên kết lớn của Al-O nên việc xử lý khó khăn hơn.
Ứng dụng củaTấm wafer sapphire phẳng R /M
Mặt phẳng R là bề mặt không phân cực của sapphire, do đó, sự thay đổi vị trí mặt phẳng R trong thiết bị sapphire mang lại cho nó các đặc tính cơ, nhiệt, điện và quang khác nhau. Nhìn chung, chất nền sapphire bề mặt R được ưa thích để lắng đọng silicon dị thể, chủ yếu cho các ứng dụng mạch tích hợp bán dẫn, lò vi sóng và vi điện tử, trong sản xuất chì, các thành phần siêu dẫn khác, điện trở cao, gali arsenide cũng có thể được sử dụng cho R- loại tăng trưởng chất nền. Hiện nay, với sự phổ biến của điện thoại thông minh và hệ thống máy tính bảng, chất nền sapphire mặt R đã thay thế các thiết bị SAW phức hợp hiện có được sử dụng cho điện thoại thông minh và máy tính bảng, cung cấp chất nền cho các thiết bị có thể cải thiện hiệu suất.
Nếu có vi phạm liên hệ xóa
Thời gian đăng: 16-07-2024