U zaffiro hè un monocristallu d'alumina, appartene à u sistema cristallinu tripartitu, struttura esagonale, a so struttura cristallina hè cumposta da trè atomi d'ossigenu è dui atomi d'aluminiu in tipu di ligame covalente, disposti assai stretti, cù una forte catena di ligame è energia di reticolo, mentre chì u so internu cristallinu ùn hà quasi impurità o difetti, dunque hà un eccellente isolamentu elettricu, trasparenza, bona conducibilità termica è caratteristiche di alta rigidità. Hè largamente adupratu cum'è finestra ottica è materiali di substratu d'alte prestazioni. Tuttavia, a struttura moleculare di u zaffiro hè cumplessa è ci hè anisotropia, è l'impattu nantu à e proprietà fisiche currispondenti hè ancu assai diversu per a trasfurmazione è l'usu di diverse direzioni di cristallu, dunque l'usu hè ancu diversu. In generale, i substrati di zaffiro sò dispunibili in e direzioni di u pianu C, R, A è M.
L'applicazione diWafer di zaffiro di u pianu C
U nitruru di galliu (GaN) cum'è semiconduttore di terza generazione à banda larga, hà una banda larga diretta, un forte ligame atomicu, una alta cunduttività termica, una bona stabilità chimica (quasi micca currudu da alcun acidu) è una forte capacità anti-irradiazione, è hà ampie prospettive in l'applicazione di l'optoelettronica, dispositivi à alta temperatura è putenza è dispositivi à microonde à alta frequenza. Tuttavia, per via di l'altu puntu di fusione di GaN, hè difficiule d'ottene materiali monocristallini di grande dimensione, dunque u modu cumunu hè di realizà a crescita eteroepitassica nantu à altri substrati, chì hà esigenze più elevate per i materiali di substratu.
In paragone cù usubstratu di zaffirocù altre facce di cristallu, u tassu di mismatch di a costante di reticolo trà a cialda di zaffiro di u pianu C (orientazione <0001>) è i filmi depositati in i gruppi Ⅲ-Ⅴ è Ⅱ-Ⅵ (cum'è GaN) hè relativamente chjucu, è u tassu di mismatch di a costante di reticolo trà i dui è uFilmi AlNchì pò esse adupratu cum'è stratu buffer hè ancu più chjucu, è risponde à i requisiti di resistenza à alta temperatura in u prucessu di cristallizazione di GaN. Dunque, hè un materiale di substratu cumunu per a crescita di GaN, chì pò esse adupratu per fà led bianchi / blu / verdi, diodi laser, rilevatori infrarossi è cusì via.
Vale a pena menziunà chì u filmu GaN cresciutu nantu à u sustratu di zaffiro di u pianu C cresce longu u so asse polare, vale à dì, a direzzione di l'asse C, chì ùn hè micca solu un prucessu di crescita matura è un prucessu di epitaxia, un costu relativamente bassu, proprietà fisiche è chimiche stabili, ma ancu una migliore prestazione di trasfurmazione. L'atomi di a cialda di zaffiro orientata à u C sò ligati in una disposizione O-al-al-o-al-O, mentre chì i cristalli di zaffiro orientati à M è orientati à A sò ligati in al-O-al-O. Siccomu Al-Al hà una energia di ligame più bassa è un ligame più debule chè Al-O, paragunatu à i cristalli di zaffiro orientati à M è orientati à A, a trasfurmazione di u C-zaffiro hè principalmente per apre a chjave Al-Al, chì hè più faciule da trasfurmà, è pò ottene una qualità di superficia più alta, è dopu ottene una migliore qualità epitaxia di nitruro di galliu, chì pò migliurà a qualità di u LED biancu / blu ultra-alta luminosità. Da l’altra parte, i filmi cresciuti longu l’asse C anu effetti di polarizazione spontanei è piezoelettrici, chì risultanu in un forte campu elettricu internu in i filmi (stratu attivu quantic Wells), chì riduce assai l’efficienza luminosa di i filmi di GaN.
Wafer di zaffiro di u pianu Aapplicazione
Per via di a so eccellente prestazione cumpleta, in particulare l'eccellente trasmittanza, u cristallu unicu di zaffiro pò migliurà l'effettu di penetrazione infrarossa, è diventà un materiale ideale per finestre à infrarossu mediu, chì hè statu largamente utilizatu in l'equipaggiu fotoelettricu militare. Induve A zaffiro hè un pianu polare (pianu C) in a direzzione nurmale di a faccia, hè una superficia non polare. In generale, a qualità di u cristallu di zaffiro orientatu à A hè megliu cà quella di u cristallu orientatu à C, cù menu dislocazioni, menu struttura mosaica è una struttura cristallina più cumpleta, dunque hà una migliore prestazione di trasmissione di a luce. À u listessu tempu, per via di a modalità di legame atomicu Al-O-Al-O nantu à u pianu a, a durezza è a resistenza à l'usura di u zaffiro orientatu à A sò significativamente più alte di quelle di u zaffiro orientatu à C. Dunque, i chip A-direzionali sò principalmente utilizati cum'è materiali per finestre; Inoltre, u zaffiro hà ancu una costante dielettrica uniforme è proprietà d'isolamentu elevate, dunque pò esse applicatu à a tecnulugia microelettronica ibrida, ma ancu per a crescita di superbi conduttori, cum'è l'usu di TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, a crescita di film superconduttori epitassiali eterogenei nantu à un substratu cumpostu di zaffiro d'ossidu di ceriu (CeO2). Tuttavia, ancu per via di a grande energia di legame di Al-O, hè più difficiule da processà.
Applicazione diWafer di zaffiro pianu R /M
U pianu R hè a superficia non polare di un zaffiro, dunque u cambiamentu di a pusizione di u pianu R in un dispositivu di zaffiro li dà diverse proprietà meccaniche, termiche, elettriche è ottiche. In generale, u substratu di zaffiro di superficia R hè preferitu per a deposizione eteroepitassiale di siliciu, principalmente per applicazioni di circuiti integrati à semiconduttori, microonde è microelettronica, in a pruduzzione di piombu, altri cumpunenti superconduttori, resistori d'alta resistenza, l'arseniuru di galliu pò ancu esse adupratu per a crescita di substrati di tipu R. Attualmente, cù a pupularità di i smartphones è di i sistemi di tablette, u substratu di zaffiro di superficia R hà rimpiazzatu i dispositivi SAW cumposti esistenti aduprati per i smartphones è i tablette, furnendu un substratu per i dispositivi chì ponu migliurà e prestazioni.
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Data di publicazione: 16 di lugliu di u 2024