Saffier is een monokristal van aluminiumoxide en behoort tot het driedelige kristalsysteem met hexagonale structuur. De kristalstructuur bestaat uit drie zuurstofatomen en twee aluminiumatomen in covalente bindingen, zeer dicht op elkaar gerangschikt, met een sterke bindingsketen en roosterenergie. Het kristalinterieur bevat vrijwel geen onzuiverheden of defecten en heeft daardoor uitstekende elektrische isolatie, transparantie, goede thermische geleidbaarheid en hoge stijfheidseigenschappen. Het wordt veel gebruikt als optisch venster en als hoogwaardig substraatmateriaal. De moleculaire structuur van saffier is echter complex en er is sprake van anisotropie. De impact op de bijbehorende fysische eigenschappen is bovendien zeer verschillend voor de verwerking en het gebruik van verschillende kristalrichtingen, waardoor ook het gebruik verschilt. Over het algemeen zijn saffiersubstraten verkrijgbaar in C-, R-, A- en M-vlakrichtingen.
De toepassing vanC-vlak saffierwafer
Galliumnitride (GaN) is een derdegeneratiehalfgeleider met een brede bandgap. Het heeft een brede directe bandgap, een sterke atomaire binding, een hoge thermische geleidbaarheid, een goede chemische stabiliteit (bijna niet gecorrodeerd door zuren) en een sterk anti-stralingsvermogen. Het biedt brede perspectieven voor toepassingen in opto-elektronica, hogetemperatuur- en vermogenscomponenten en hoogfrequente microgolfcomponenten. Vanwege het hoge smeltpunt van GaN is het echter moeilijk om grote monokristallijne materialen te verkrijgen. De gebruikelijke methode is daarom hetero-epitaxiegroei op andere substraten, wat hogere eisen stelt aan substraatmaterialen.
Vergeleken met desaffier substraatmet andere kristalvlakken is de roosterconstante mismatch-snelheid tussen de C-vlak (<0001> oriëntatie) saffierwafer en de films afgezet in groepen Ⅲ-Ⅴ en Ⅱ-Ⅵ (zoals GaN) relatief klein, en de roosterconstante mismatch-snelheid tussen de twee en deAlN-filmsDe laag die als bufferlaag kan worden gebruikt, is nog kleiner en voldoet aan de eisen van hoge temperatuurbestendigheid in het GaN-kristallisatieproces. Daarom is het een veelgebruikt substraatmateriaal voor GaN-groei, dat kan worden gebruikt voor de productie van witte/blauwe/groene leds, laserdiodes, infrarooddetectoren, enzovoort.
Het is vermeldenswaard dat de GaN-film die op het C-vlak saffiersubstraat groeit langs zijn polaire as, dat wil zeggen de richting van de C-as, wat niet alleen een volwassen groeiproces en epitaxieproces is, relatief lage kosten, stabiele fysische en chemische eigenschappen, maar ook betere verwerkingsprestaties. De atomen van de C-georiënteerde saffierwafer zijn verbonden in een O-al-al-o-al-O-opstelling, terwijl de M-georiënteerde en A-georiënteerde saffierkristallen zijn verbonden in al-O-al-O. Omdat Al-Al een lagere bindingsenergie en zwakkere binding heeft dan Al-O, vergeleken met de M-georiënteerde en A-georiënteerde saffierkristallen, bestaat de verwerking van C-saffier voornamelijk uit het openen van de Al-Al-sleutel, die gemakkelijker te verwerken is en een hogere oppervlaktekwaliteit kan verkrijgen, en vervolgens een betere epitaxiale kwaliteit van galliumnitride, wat de kwaliteit van ultrahoge helderheid wit/blauwe LED kan verbeteren. Aan de andere kant hebben de films die langs de C-as zijn gegroeid, spontane en piëzo-elektrische polarisatie-effecten, wat resulteert in een sterk intern elektrisch veld in de films (actieve laag quantum Wells), wat de lichtopbrengst van GaN-films aanzienlijk vermindert.
A-vlak saffierwafersollicitatie
Vanwege zijn uitstekende algehele prestaties, met name de uitstekende transmissie, kan saffierkristal het infraroodpenetratie-effect verbeteren en een ideaal mid-infrarood venstermateriaal worden, dat op grote schaal is gebruikt in militaire foto-elektrische apparatuur. Waar A een polair vlak (C-vlak) is in de normale richting van het oppervlak, is een apolair oppervlak. Over het algemeen is de kwaliteit van A-georiënteerd saffierkristal beter dan die van C-georiënteerd kristal, met minder dislocatie, minder mozaïekstructuur en een completere kristalstructuur, dus het heeft betere lichttransmissieprestaties. Tegelijkertijd zijn de hardheid en slijtvastheid van A-georiënteerd saffier aanzienlijk hoger dan die van C-georiënteerd saffier vanwege de Al-O-Al-O atomaire bindingsmodus op vlak a. Daarom worden A-directionele chips meestal gebruikt als venstermaterialen; Bovendien heeft A-saffier een uniforme diëlektrische constante en hoge isolatie-eigenschappen, waardoor het toepasbaar is in hybride micro-elektronica, maar ook voor de groei van hoogwaardige geleiders, zoals het gebruik van TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 en de groei van heterogene epitaxiale supergeleidende films op ceriumoxide (CeO2) saffiercomposietsubstraat. Echter, mede door de hoge bindingsenergie van Al-O is het moeilijker te verwerken.
Toepassing vanR/M vlakke saffierwafer
Het R-vlak is het apolaire oppervlak van een saffier. De verandering in de positie van het R-vlak in een saffierelement geeft het dus verschillende mechanische, thermische, elektrische en optische eigenschappen. Over het algemeen wordt een saffiersubstraat met een R-oppervlak geprefereerd voor hetero-epitaxiale depositie van silicium, met name voor toepassingen in geïntegreerde schakelingen voor halfgeleiders, microgolven en micro-elektronica, bij de productie van lood, andere supergeleidende componenten en weerstanden met hoge weerstand. Galliumarsenide kan ook worden gebruikt voor de groei van R-substraten. Met de populariteit van smartphones en tabletcomputersystemen heeft een saffiersubstraat met een R-oppervlak de bestaande samengestelde SAW-systemen voor smartphones en tabletcomputers vervangen en biedt het een substraat voor apparaten die de prestaties kunnen verbeteren.
Indien er sprake is van inbreuk, neem dan contact op met verwijderen
Plaatsingstijd: 16-07-2024