Safir, alüminanın tek kristalidir, üçlü kristal sistemine aittir, altıgen yapıdadır, kristal yapısı kovalent bağ tipinde üç oksijen atomu ve iki alüminyum atomundan oluşur, çok yakın bir şekilde düzenlenmiştir, güçlü bağ zinciri ve kafes enerjisine sahiptir, kristal iç kısmında neredeyse hiç safsızlık veya kusur bulunmaz, bu nedenle mükemmel elektriksel yalıtım, şeffaflık, iyi ısı iletkenliği ve yüksek sertlik özelliklerine sahiptir. Optik pencere ve yüksek performanslı altlık malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, safirin moleküler yapısı karmaşıktır ve anizotropi vardır ve ilgili fiziksel özellikler üzerindeki etkisi de farklı kristal yönlerinin işlenmesi ve kullanımı için çok farklıdır, bu nedenle kullanımı da farklıdır. Genel olarak, safir altlıklar C, R, A ve M düzlem yönlerinde mevcuttur.
UygulamaC düzlemi safir levha
Geniş bant aralığına sahip üçüncü nesil bir yarı iletken olan galyum nitrür (GaN), geniş doğrudan bant aralığına, güçlü atomik bağa, yüksek ısı iletkenliğine, iyi kimyasal kararlılığa (neredeyse hiçbir asit tarafından aşındırılmaz) ve güçlü radyasyona dayanıklılık özelliğine sahiptir ve optoelektronik, yüksek sıcaklık ve güç cihazları ve yüksek frekanslı mikrodalga cihazları uygulamalarında geniş potansiyele sahiptir. Bununla birlikte, GaN'nin yüksek erime noktası nedeniyle, büyük boyutlu tek kristal malzemeler elde etmek zordur, bu nedenle yaygın yöntem, diğer alt tabakalar üzerinde heteroepitaksi büyümesi gerçekleştirmektir; bu da alt tabaka malzemeleri için daha yüksek gereksinimler getirir.
ile karşılaştırıldığındasafir alt tabakaDiğer kristal yüzeylerle karşılaştırıldığında, C düzlemi (<0001> yönelimli) safir levha ile III-VI ve II-VI gruplarında (örneğin GaN) biriktirilen filmler arasındaki kafes sabiti uyumsuzluk oranı nispeten küçüktür ve ikisi arasındaki kafes sabiti uyumsuzluk oranı da düşüktür.AlN filmleriTampon katman olarak kullanılabilen bu malzeme daha da küçüktür ve GaN kristalleşme sürecinde yüksek sıcaklık dayanımı gereksinimlerini karşılar. Bu nedenle, beyaz/mavi/yeşil LED'ler, lazer diyotlar, kızılötesi dedektörler vb. yapmak için kullanılabilen, GaN büyümesi için yaygın bir altlık malzemesidir.
C düzlemli safir alt tabaka üzerine yetiştirilen GaN filminin, polar ekseni boyunca, yani C ekseni yönünde büyüdüğünü belirtmekte fayda var. Bu, sadece olgun bir büyüme ve epitaksi süreci olmakla kalmayıp, nispeten düşük maliyetli, kararlı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmasının yanı sıra daha iyi işleme performansı da sunmaktadır. C yönelimli safir levhanın atomları O-al-al-o-al-O düzeninde bağlanırken, M yönelimli ve A yönelimli safir kristalleri al-O-al-O şeklinde bağlanır. Al-Al bağının Al-O bağından daha düşük bağlanma enerjisine ve daha zayıf bağa sahip olması nedeniyle, M yönelimli ve A yönelimli safir kristallerine kıyasla, C-safir işlemesinde esas olarak Al-Al bağının açılması daha kolaydır ve daha yüksek yüzey kalitesi elde edilebilir, böylece daha iyi galyum nitrür epitaksi kalitesi elde edilebilir ve bu da ultra yüksek parlaklıkta beyaz/mavi LED'lerin kalitesini artırabilir. Öte yandan, C ekseni boyunca büyütülen filmlerde kendiliğinden ve piezoelektrik polarizasyon etkileri görülür; bu da filmlerin içinde güçlü bir iç elektrik alanı (aktif katman kuantum kuyuları) oluşmasına ve GaN filmlerinin ışık verimliliğinin büyük ölçüde azalmasına neden olur.
A düzlemi safir levhabaşvuru
Mükemmel kapsamlı performansı, özellikle mükemmel geçirgenliği nedeniyle, safir tek kristal kızılötesi nüfuz etkisini artırabilir ve askeri fotoelektrik ekipmanlarda yaygın olarak kullanılan ideal bir orta kızılötesi pencere malzemesi haline gelir. Burada A yönlü safir, normal yüzey yönünde polar bir düzlem (C düzlemi) iken, polar olmayan bir yüzeye sahiptir. Genel olarak, A yönlü safir kristalinin kalitesi, daha az dislokasyon, daha az mozaik yapı ve daha eksiksiz kristal yapısı ile C yönlü kristalden daha iyidir, bu nedenle daha iyi ışık iletim performansına sahiptir. Aynı zamanda, A düzlemindeki Al-O-Al-O atomik bağ modu nedeniyle, A yönlü safirin sertliği ve aşınma direnci, C yönlü safirden önemli ölçüde daha yüksektir. Bu nedenle, A yönlü yongalar çoğunlukla pencere malzemesi olarak kullanılır; Ek olarak, safir homojen dielektrik sabiti ve yüksek yalıtım özelliklerine sahip olduğundan, hibrit mikroelektronik teknolojisinde ve ayrıca TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 gibi süper iletkenlerin yetiştirilmesinde, serium oksit (CeO2) safir kompozit alt tabaka üzerinde heterojen epitaksiyel süper iletken filmlerin yetiştirilmesinde kullanılabilir. Bununla birlikte, Al-O'nun büyük bağ enerjisi nedeniyle işlenmesi daha zordur.
UygulamaR/M düzlem safir levha
R düzlemi, safirin polar olmayan yüzeyidir; bu nedenle, safir bir cihazda R düzleminin konumundaki değişiklik, ona farklı mekanik, termal, elektriksel ve optik özellikler kazandırır. Genel olarak, R yüzeyli safir alt tabaka, esas olarak yarı iletken, mikrodalga ve mikroelektronik entegre devre uygulamaları için silikonun heteroepitaksiyel biriktirilmesi için tercih edilir; kurşun, diğer süper iletken bileşenler, yüksek dirençli dirençler üretiminde de galyum arsenit R tipi alt tabaka büyümesi için kullanılabilir. Günümüzde, akıllı telefonlar ve tablet bilgisayar sistemlerinin popülerleşmesiyle birlikte, R yüzeyli safir alt tabaka, akıllı telefonlar ve tablet bilgisayarlar için kullanılan mevcut bileşik SAW cihazlarının yerini alarak, performansı artırabilen bir alt tabaka sağlamaktadır.
Eğer bir ihlal söz konusuysa, lütfen iletişime geçin ve silin.
Yayın tarihi: 16 Temmuz 2024