Το ζαφείρι είναι ένας μονοκρύσταλλος αλουμίνας, ανήκει στο τριμερές κρυσταλλικό σύστημα, εξαγωνική δομή, η κρυσταλλική του δομή αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου και δύο άτομα αλουμινίου σε ομοιοπολικό τύπο δεσμού, διατεταγμένα πολύ κοντά, με ισχυρή αλυσίδα σύνδεσης και ενέργεια πλέγματος, ενώ το εσωτερικό του κρυστάλλου δεν περιέχει σχεδόν καθόλου ακαθαρσίες ή ελαττώματα, επομένως έχει εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση, διαφάνεια, καλή θερμική αγωγιμότητα και υψηλά χαρακτηριστικά ακαμψίας. Χρησιμοποιείται ευρέως ως οπτικό παράθυρο και υλικά υποστρώματος υψηλής απόδοσης. Ωστόσο, η μοριακή δομή του ζαφειριού είναι πολύπλοκη και υπάρχει ανισοτροπία, και η επίδραση στις αντίστοιχες φυσικές ιδιότητες είναι επίσης πολύ διαφορετική για την επεξεργασία και τη χρήση διαφορετικών κατευθύνσεων κρυστάλλου, επομένως η χρήση είναι επίσης διαφορετική. Γενικά, τα υποστρώματα ζαφειριού διατίθενται σε κατευθύνσεις επιπέδου C, R, A και M.
Η εφαρμογή τουΓκοφρέτα ζαφειριού C-plane
Το νιτρίδιο του γαλλίου (GaN), ως ημιαγωγός τρίτης γενιάς με ευρύ ενεργειακό χάσμα, έχει ευρύ άμεσο ενεργειακό χάσμα, ισχυρό ατομικό δεσμό, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, καλή χημική σταθερότητα (σχεδόν δεν διαβρώνεται από κανένα οξύ) και ισχυρή αντι-ακτινοβολική ικανότητα, και έχει ευρείες προοπτικές στην εφαρμογή της οπτοηλεκτρονικής, των συσκευών υψηλής θερμοκρασίας και ισχύος και των συσκευών μικροκυμάτων υψηλής συχνότητας. Ωστόσο, λόγω του υψηλού σημείου τήξης του GaN, είναι δύσκολο να ληφθούν μονοκρυσταλλικά υλικά μεγάλου μεγέθους, επομένως ο συνήθης τρόπος είναι η διεξαγωγή ετεροεπιταξιακής ανάπτυξης σε άλλα υποστρώματα, κάτι που έχει υψηλότερες απαιτήσεις για υλικά υποστρώματος.
Σε σύγκριση με τουπόστρωμα ζαφειριούμε άλλες κρυσταλλικές επιφάνειες, ο ρυθμός αναντιστοιχίας της σταθεράς πλέγματος μεταξύ του πλακιδίου ζαφειριού επιπέδου C (προσανατολισμός <0001>) και των μεμβρανών που εναποτίθενται στις ομάδες Ⅲ-Ⅴ και Ⅱ-Ⅵ (όπως το GaN) είναι σχετικά μικρός και ο ρυθμός αναντιστοιχίας της σταθεράς πλέγματος μεταξύ των δύο και τουΤαινίες AlNπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στρώμα buffer είναι ακόμη μικρότερο και πληροί τις απαιτήσεις αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία στη διαδικασία κρυστάλλωσης GaN. Επομένως, είναι ένα κοινό υλικό υποστρώματος για την ανάπτυξη GaN, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή λευκών/μπλε/πράσινων LED, διόδων λέιζερ, ανιχνευτών υπέρυθρων και ούτω καθεξής.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η μεμβράνη GaN που αναπτύσσεται στο υπόστρωμα ζαφειριού επιπέδου C αναπτύσσεται κατά μήκος του πολικού της άξονα, δηλαδή προς την κατεύθυνση του άξονα C, η οποία δεν είναι μόνο μια διαδικασία ώριμης ανάπτυξης και επιταξίας, σχετικά χαμηλό κόστος, σταθερές φυσικές και χημικές ιδιότητες, αλλά και καλύτερη απόδοση επεξεργασίας. Τα άτομα του πλακιδίου ζαφειριού με προσανατολισμό C συνδέονται σε μια διάταξη O-al-al-o-al-O, ενώ οι κρύσταλλοι ζαφειριού με προσανατολισμό M και A συνδέονται σε al-O-al-O. Επειδή το Al-Al έχει χαμηλότερη ενέργεια σύνδεσης και ασθενέστερη σύνδεση από το Al-O, σε σύγκριση με τους κρυστάλλους ζαφειριού με προσανατολισμό M και A, η επεξεργασία του C-ζαφειριού είναι κυρίως για το άνοιγμα του κλειδιού Al-Al, το οποίο είναι ευκολότερο στην επεξεργασία και μπορεί να επιτύχει υψηλότερη ποιότητα επιφάνειας, και στη συνέχεια να επιτύχει καλύτερη επιταξιακή ποιότητα νιτριδίου του γαλλίου, η οποία μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα των λευκών/μπλε LED εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας. Από την άλλη πλευρά, οι μεμβράνες που αναπτύσσονται κατά μήκος του άξονα C έχουν αυθόρμητα και πιεζοηλεκτρικά φαινόμενα πόλωσης, με αποτέλεσμα ένα ισχυρό εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο μέσα στις μεμβράνες (ενεργά κβαντικά φρεάτια στρώματος), το οποίο μειώνει σημαντικά την φωτεινή απόδοση των μεμβρανών GaN.
Γκοφρέτα ζαφειριού A-planeεφαρμογή
Λόγω της εξαιρετικής συνολικής απόδοσής του, ιδιαίτερα της εξαιρετικής διαπερατότητας, ο μονοκρύσταλλος ζαφειριού μπορεί να ενισχύσει το φαινόμενο διείσδυσης υπέρυθρης ακτινοβολίας και να γίνει ένα ιδανικό υλικό παραθύρων μέσης υπέρυθρης ακτινοβολίας, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε στρατιωτικό φωτοηλεκτρικό εξοπλισμό. Όπου το ζαφείρι Α είναι ένα πολικό επίπεδο (επίπεδο C) στην κανονική κατεύθυνση της όψης, είναι μια μη πολική επιφάνεια. Γενικά, η ποιότητα του κρυστάλλου ζαφειριού με προσανατολισμό Α είναι καλύτερη από αυτή του κρυστάλλου με προσανατολισμό C, με λιγότερη εξάρθρωση, λιγότερη μωσαϊκή δομή και πιο ολοκληρωμένη κρυσταλλική δομή, επομένως έχει καλύτερη απόδοση μετάδοσης φωτός. Ταυτόχρονα, λόγω του τρόπου ατομικής σύνδεσης Al-O-Al-O στο επίπεδο a, η σκληρότητα και η αντοχή στη φθορά του ζαφειριού με προσανατολισμό Α είναι σημαντικά υψηλότερες από αυτές του ζαφειριού με προσανατολισμό C. Επομένως, τα τσιπ με κατεύθυνση Α χρησιμοποιούνται κυρίως ως υλικά παραθύρων. Επιπλέον, το ζαφείρι A έχει επίσης ομοιόμορφη διηλεκτρική σταθερά και υψηλές μονωτικές ιδιότητες, επομένως μπορεί να εφαρμοστεί στην υβριδική μικροηλεκτρονική τεχνολογία, αλλά και για την ανάπτυξη εξαιρετικών αγωγών, όπως η χρήση TlBaCaCuO2 (TbBaCaCuO2), Tl-2212, η ανάπτυξη ετερογενών επιταξιακών υπεραγώγιμων μεμβρανών σε σύνθετο υπόστρωμα ζαφειριού οξειδίου του δημητρίου (CeO2). Ωστόσο, και λόγω της μεγάλης ενέργειας δεσμού του Al-O, είναι πιο δύσκολο να υποβληθεί σε επεξεργασία.
Εφαρμογή τουΓκοφρέτα ζαφειριού R /M επίπεδου
Το επίπεδο R είναι η μη πολική επιφάνεια ενός ζαφειριού, επομένως η αλλαγή στη θέση του επιπέδου R σε μια συσκευή ζαφειριού της προσδίδει διαφορετικές μηχανικές, θερμικές, ηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες. Γενικά, το υπόστρωμα ζαφειριού με επιφάνεια R προτιμάται για την ετεροεπιταξιακή εναπόθεση πυριτίου, κυρίως για εφαρμογές ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ημιαγωγών, μικροκυμάτων και μικροηλεκτρονικής, στην παραγωγή μολύβδου, άλλων υπεραγώγιμων εξαρτημάτων, αντιστάσεων υψηλής αντίστασης, το αρσενικούχο γάλλιο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη υποστρώματος τύπου R. Προς το παρόν, με τη δημοτικότητα των έξυπνων τηλεφώνων και των συστημάτων tablet, το υπόστρωμα ζαφειριού με επιφάνεια R έχει αντικαταστήσει τις υπάρχουσες σύνθετες συσκευές SAW που χρησιμοποιούνται για έξυπνα τηλέφωνα και tablet υπολογιστές, παρέχοντας ένα υπόστρωμα για συσκευές που μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση.
Σε περίπτωση παράβασης, επικοινωνήστε με τη διαγραφή
Ώρα δημοσίευσης: 16 Ιουλίου 2024