Perbedaan penerapan wafer safir dengan orientasi kristal berbeda

Safir adalah kristal tunggal aluminium oksida. Ia memiliki sistem kristal trigonal dan struktur heksagonal. Struktur kristalnya terdiri dari tiga atom oksigen dan dua atom aluminium yang digabungkan melalui ikatan kovalen. Susunannya sangat rapat dan memiliki rantai pengikat yang kuat serta memiliki energi kisi yang tinggi dan hampir tidak ada kotoran atau cacat di dalam kristal, sehingga memiliki insulasi listrik yang sangat baik, transparansi, konduktivitas termal yang baik, dan sifat kekakuan yang tinggi, serta banyak digunakan sebagai jendela optik. dan bahan substrat berkinerja tinggi. Namun, struktur molekul safir bersifat kompleks dan anisotropik. Pemrosesan dan penggunaan orientasi kristal yang berbeda mempunyai pengaruh yang sangat berbeda terhadap sifat fisik masing-masing, sehingga kegunaannya juga berbeda. Secara umum, substrat safir tersedia dalam orientasi bidang C, R, A, dan M.

Penerapan safir sisi C

Sebagai semikonduktor celah pita lebar generasi ketiga, material galium nitrida (GaN) memiliki sifat seperti celah pita langsung yang lebar, ikatan atom yang kuat, konduktivitas termal yang tinggi, stabilitas kimia yang baik (hampir tidak terkorosi oleh asam apa pun) dan kuat dengan ketahanan radiasi yang sangat baik. , ia memiliki prospek luas dalam penerapan optoelektronik, perangkat berdaya tinggi bersuhu tinggi, dan perangkat gelombang mikro frekuensi tinggi. Namun karena titik leleh GaN yang tinggi, saat ini sulit untuk mendapatkan bahan kristal tunggal berukuran besar. Oleh karena itu, metode yang umum adalah melakukan pertumbuhan heteroepitaksi pada substrat lain, yang memiliki kebutuhan bahan substrat lebih tinggi.

Penerapan safir sisi A

Karena sifat komprehensifnya yang sangat baik, terutama transmitansinya yang sangat baik, kristal tunggal safir dapat meningkatkan efek penetrasi sinar infra merah, menjadikannya bahan jendela inframerah tengah yang ideal dan telah banyak digunakan dalam peralatan optoelektronik militer. Diantaranya, safir sisi A merupakan permukaan yang arahnya normal dari permukaan kutub (sisi C) dan merupakan permukaan non-polar. Umumnya kualitas kristal safir yang ditanam pada arah a lebih baik dibandingkan kualitas kristal yang ditanam pada arah c. Ia memiliki lebih sedikit dislokasi, lebih sedikit struktur mosaik dan struktur kristal yang lebih lengkap, dll., sehingga memiliki kinerja transmisi cahaya yang lebih baik. Pada saat yang sama, karena permukaan A Metode ikatan atom Al-O-Al-O membuat kekerasan dan ketahanan aus safir arah a jauh lebih tinggi dibandingkan safir arah c. Oleh karena itu, wafer arah A banyak digunakan sebagai bahan jendela; Selain itu, safir arah A juga memiliki konstanta dielektrik yang seragam dan sifat insulasi yang tinggi, sehingga dapat digunakan dalam teknologi mikroelektronika hybrid dan juga dapat digunakan untuk pertumbuhan superkonduktor tinggi.

Penerapan safir permukaan-R/permukaan-M

Bidang R adalah bidang safir non-polar. Oleh karena itu, perubahan posisi bidang R pada perangkat safir memberikan sifat mekanik, termal, listrik, dan optik yang berbeda. Secara umum, substrat safir bidang R lebih disukai untuk deposisi silikon heteroepitaksial, terutama untuk pembuatan aplikasi sirkuit terpadu semikonduktor, gelombang mikro, dan mikroelektronik. Pertumbuhan substrat tipe R juga dapat digunakan. Dengan popularitas sistem komputer ponsel cerdas dan tablet saat ini, substrat safir permukaan-R telah menggantikan perangkat SAW gabungan yang digunakan pada ponsel cerdas dan komputer tablet, menyediakan substrat perangkat yang dapat meningkatkan kinerja.

Selain itu, ketika bidang R atau bidang M digunakan untuk menumbuhkan lapisan epitaksi non-polar/semi-polar, dibandingkan dengan substrat safir bidang C, hal ini dapat memperbaiki sebagian atau bahkan seluruhnya masalah yang disebabkan oleh bidang polarisasi di perangkat pemancar cahaya. Oleh karena itu, bahan substrat yang digunakan sebagai LED dapat membantu meningkatkan efisiensi cahaya. Namun, saat memproses atau memotong, memilih permukaan m sebagai permukaan pemotongan cenderung retak, dan sulit untuk menyiapkan permukaan berkualitas tinggi.