Sapphire ເປັນໄປເຊຍກັນອັນດຽວຂອງອາລູມິນຽມ, ເປັນຂອງລະບົບໄປເຊຍກັນ tripartite, ໂຄງສ້າງ hexagonal, ໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນຂອງມັນແມ່ນປະກອບດ້ວຍສາມອະຕອມອົກຊີເຈນແລະສອງປະລໍາມະນູອາລູມິນຽມໃນປະເພດພັນທະບັດ covalent, ຈັດລຽງຢ່າງໃກ້ຊິດ, ມີລະບົບຕ່ອງໂສ້ພັນທະນາການທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະພະລັງງານ lattice, ໃນຂະນະທີ່ຂອງຕົນ. ພາຍໃນ crystal ເກືອບບໍ່ມີ impurities ຫຼືຂໍ້ບົກພ່ອງ, ສະນັ້ນມັນມີ insulation ໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ, ຄວາມໂປ່ງໃສ, conductivity ຄວາມຮ້ອນທີ່ດີແລະລັກສະນະ rigidity ສູງ. ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເປັນປ່ອງຢ້ຽມ optical ແລະວັດສະດຸ substrate ປະສິດທິພາບສູງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນຂອງ sapphire ແມ່ນສະລັບສັບຊ້ອນແລະມີ anisotropy, ແລະຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍສໍາລັບການປຸງແຕ່ງແລະການນໍາໃຊ້ທິດທາງໄປເຊຍກັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ດັ່ງນັ້ນການນໍາໃຊ້ກໍ່ແຕກຕ່າງກັນ. ໂດຍທົ່ວໄປ, substrates sapphire ມີຢູ່ໃນ C, R, A ແລະ M ທິດທາງຍົນ.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງC-plane sapphire wafer
Gallium nitride (GaN) ເປັນ semiconductor ລຸ້ນທີສາມກ້ວາງ bandgap, ມີຊ່ອງຫວ່າງແຖບໂດຍກົງກ້ວາງ, ພັນທະບັດປະລໍາມະນູທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ, ສະຖຽນລະພາບທາງເຄມີທີ່ດີ (ເກືອບບໍ່ corroded ໂດຍອາຊິດໃດໆ) ແລະຄວາມສາມາດຕ້ານການ irradiation ທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ແລະມີຄວາມສົດໃສດ້ານຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ optoelectronics, ອຸປະກອນອຸນຫະພູມສູງແລະພະລັງງານແລະອຸປະກອນ microwave ຄວາມຖີ່ສູງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກຈຸດລະລາຍສູງຂອງ GaN, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະໄດ້ຮັບວັດສະດຸໄປເຊຍກັນຂະຫນາດໃຫຍ່, ດັ່ງນັ້ນວິທີການທົ່ວໄປແມ່ນເພື່ອປະຕິບັດການຂະຫຍາຍຕົວ heteroepitaxy ໃນ substrate ອື່ນໆ, ທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການສູງສໍາລັບວັດສະດຸ substrate.
ເມື່ອປຽບທຽບກັບsubstrate sapphireກັບຫນ້າຜລຶກອື່ນໆ, ອັດຕາທີ່ບໍ່ກົງກັນຄົງທີ່ເສັ້ນດ່າງລະຫວ່າງ C-plane (<0001> ທິດທາງ) sapphire wafer ແລະຮູບເງົາທີ່ຝາກໄວ້ໃນກຸ່ມ Ⅲ-Ⅴ ແລະ Ⅱ-Ⅵ (ເຊັ່ນ: GaN) ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງນ້ອຍ, ແລະ lattice ບໍ່ກົງກັນຄົງທີ່. ອັດຕາລະຫວ່າງສອງແລະຮູບເງົາ AlNທີ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຊັ້ນ buffer ແມ່ນມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ, ແລະມັນຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການຕໍ່ຕ້ານອຸນຫະພູມສູງໃນຂະບວນການໄປເຊຍກັນ GaN. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນວັດສະດຸຍ່ອຍທົ່ວໄປສໍາລັບການເຕີບໃຫຍ່ຂອງ GaN, ເຊິ່ງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ສີຂາວ / ສີຟ້າ / ສີຂຽວ, diodes laser, ເຄື່ອງກວດຈັບ infrared ແລະອື່ນໆ.
ມັນເປັນມູນຄ່າທີ່ກ່າວເຖິງວ່າຮູບເງົາ GaN ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ sapphire C-plane ເຕີບໂຕຕາມແກນຂົ້ວຂອງມັນ, ນັ້ນແມ່ນ, ທິດທາງຂອງແກນ C, ເຊິ່ງບໍ່ພຽງແຕ່ຂະບວນການເຕີບໃຫຍ່ແລະຂະບວນການ epitaxy, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ຫມັ້ນຄົງ. ແລະຄຸນສົມບັດທາງເຄມີ, ແຕ່ຍັງປະສິດທິພາບການປຸງແຕ່ງທີ່ດີກວ່າ. ປະລໍາມະນູຂອງ wafer sapphire ຮັດກຸມ C ແມ່ນຜູກມັດໃນການຈັດການ O-al-al-o-al-O, ໃນຂະນະທີ່ໄປເຊຍກັນ Sapphire ຮັດກຸມ M-oriented ແມ່ນຜູກມັດໃນ al-O-al-O. ເນື່ອງຈາກວ່າ Al-Al ມີພະລັງງານການຜູກມັດຕ່ໍາແລະຄວາມຜູກພັນທີ່ອ່ອນແອກວ່າ Al-O, ເມື່ອປຽບທຽບກັບໄປເຊຍກັນ Sapphire ແບບ M-oriented ແລະ A-oriented, ການປຸງແຕ່ງ C-sapphire ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເພື່ອເປີດກະແຈ Al-Al, ເຊິ່ງງ່າຍຕໍ່ການປຸງແຕ່ງ. , ແລະສາມາດໄດ້ຮັບຄຸນນະພາບຂອງພື້ນຜິວທີ່ສູງຂຶ້ນ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ຮັບຄຸນນະພາບຂອງ gallium nitride epitaxial ທີ່ດີກວ່າ, ເຊິ່ງສາມາດປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງຄວາມສະຫວ່າງສູງສຸດຂອງ LED ສີຂາວ / ສີຟ້າ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ຮູບເງົາທີ່ປູກຕາມແກນ C ມີຜົນກະທົບ spontaneous ແລະ piezoelectric polarization, ສົ່ງຜົນໃຫ້ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ເຂັ້ມແຂງພາຍໃນຮູບເງົາ (active layer quantum Wells), ເຊິ່ງຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍປະສິດທິພາບການສະຫວ່າງຂອງຮູບເງົາ GaN.
A-plane sapphire waferຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ເນື່ອງຈາກວ່າປະສິດທິພາບທີ່ສົມບູນແບບຂອງມັນ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນການສົ່ງຕໍ່ທີ່ດີເລີດ, sapphire ດຽວໄປເຊຍກັນສາມາດເສີມຂະຫຍາຍຜົນກະທົບ penetration infrared, ແລະກາຍເປັນວັດສະດຸປ່ອງຢ້ຽມກາງອິນຟາເລດທີ່ເຫມາະສົມ, ເຊິ່ງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸປະກອນ photoelectric ທະຫານ. ບ່ອນທີ່ sapphire ເປັນຍົນຂົ້ວໂລກ (C plane) ໃນທິດທາງປົກກະຕິຂອງໃບຫນ້າ, ເປັນພື້ນຜິວທີ່ບໍ່ມີຂົ້ວໂລກ. ໂດຍທົ່ວໄປ, ຄຸນນະພາບຂອງໄປເຊຍກັນ sapphire A-oriented ແມ່ນດີກວ່າຂອງໄປເຊຍກັນ C-oriented, ມີການ dislocation ຫນ້ອຍ, ໂຄງສ້າງ Mosaic ຫນ້ອຍແລະໂຄງປະກອບການໄປເຊຍກັນທີ່ສົມບູນ, ສະນັ້ນມັນມີປະສິດທິພາບການສົ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ດີກວ່າ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ເນື່ອງຈາກຮູບແບບການຜູກມັດປະລໍາມະນູ Al-O-Al-O ໃນຍົນ a, ຄວາມແຂງແລະການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່ຂອງ sapphire A-oriented ແມ່ນສູງກວ່າຫຼາຍຂອງ sapphire ຮັດກຸມ. ດັ່ງນັ້ນ, ຊິບ A-directional ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ເປັນວັດສະດຸປ່ອງຢ້ຽມ; ນອກຈາກນັ້ນ, A sapphire ຍັງມີຄວາມຄົງທີ່ຂອງ dielectric ເອກະພາບແລະຄຸນສົມບັດ insulation ສູງ, ສະນັ້ນມັນສາມາດໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ກັບເຕັກໂນໂລຊີ microelectronics hybrid, ແຕ່ຍັງສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ conductors ທີ່ດີເລີດ, ເຊັ່ນ: ການນໍາໃຊ້ຂອງ TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, ການຂະຫຍາຍຕົວ. ຂອງຮູບເງົາ superconducting epitaxial heterogeneous ໃນ cerium oxide (CeO2) sapphire composite substrate. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກພະລັງງານພັນທະບັດຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ Al-O, ມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼາຍທີ່ຈະປຸງແຕ່ງ.
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງR/M plane sapphire wafer
R-plane ແມ່ນພື້ນຜິວທີ່ບໍ່ມີຂົ້ວໂລກຂອງ sapphire, ດັ່ງນັ້ນການປ່ຽນແປງຕໍາແຫນ່ງ R-plane ໃນອຸປະກອນ sapphire ເຮັດໃຫ້ມັນແຕກຕ່າງກັນທາງດ້ານກົນຈັກ, ຄວາມຮ້ອນ, ໄຟຟ້າ, ແລະ optical. ໂດຍທົ່ວໄປ, R-surface sapphire substrate ແມ່ນຕ້ອງການສໍາລັບການຊຶມເຊື້ອ heteroepitaxial ຂອງ silicon, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນສໍາລັບ semiconductor, microwave ແລະ microelectronics ວົງຈອນປະສົມປະສານ, ໃນການຜະລິດນໍາ, ອົງປະກອບ superconducting ອື່ນໆ, resistors ສູງ, gallium arsenide ຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບ R- ປະເພດການຂະຫຍາຍຕົວ substrate. ໃນປັດຈຸບັນ, ດ້ວຍຄວາມນິຍົມຂອງໂທລະສັບສະຫຼາດແລະລະບົບຄອມພິວເຕີແທັບເລັດ, R-face sapphire substrate ໄດ້ທົດແທນອຸປະກອນ SAW ປະສົມທີ່ມີຢູ່ແລ້ວທີ່ໃຊ້ສໍາລັບໂທລະສັບສະຫຼາດແລະຄອມພິວເຕີແທັບເລັດ, ສະຫນອງ substrate ສໍາລັບອຸປະກອນທີ່ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບ.
ຖ້າມີການລະເມີດ, ຕິດຕໍ່ລຶບ
ເວລາປະກາດ: ກໍລະກົດ-16-2024