Diferenças na aplicação de wafers de safira com diferentes orientações de cristal
A safira é um único cristal de óxido de alumínio. Possui um sistema cristalino trigonal e uma estrutura hexagonal. Sua estrutura cristalina é composta por três átomos de oxigênio e dois átomos de alumínio combinados por ligações covalentes. É organizado de forma muito compacta e possui fortes cadeias de ligação e possui alta energia de rede e quase nenhuma impureza ou defeito dentro do cristal, por isso possui excelente isolamento elétrico, transparência, boa condutividade térmica e propriedades de alta rigidez, e é amplamente utilizado como janelas ópticas. e materiais de substrato de alto desempenho. No entanto, a estrutura molecular da safira é complexa e anisotrópica. O processamento e o uso de diferentes orientações de cristal têm efeitos muito diferentes nas propriedades físicas correspondentes, portanto os usos também são diferentes. De modo geral, os substratos de safira estão disponíveis nas orientações dos planos C, R, A e M.
Aplicação de safira lado C
Como um semicondutor de banda larga de terceira geração, o material de nitreto de gálio (GaN) tem propriedades como amplo gap direto, ligações atômicas fortes, alta condutividade térmica, boa estabilidade química (quase não corroída por nenhum ácido) e forte Com excelente resistência à radiação , tem amplas perspectivas na aplicação de optoeletrônica, dispositivos de alta temperatura e alta potência e dispositivos de microondas de alta frequência. No entanto, devido ao alto ponto de fusão do GaN, atualmente é difícil obter materiais monocristalinos de grande porte. Portanto, um método comum é realizar o crescimento heteroepitaxial em outros substratos, que possui requisitos mais elevados para materiais de substrato.
Aplicação de safira lado A
Devido às suas excelentes propriedades abrangentes, especialmente sua excelente transmitância, o cristal único de safira pode aumentar o efeito de penetração dos raios infravermelhos, tornando-o um material de janela infravermelho médio ideal e tem sido amplamente utilizado em equipamentos optoeletrônicos militares. Entre eles, a safira do lado A é a superfície na direção normal da superfície polar (lado C) e é uma superfície apolar. Geralmente, a qualidade dos cristais de safira cultivados na direção a é melhor do que a dos cristais cultivados na direção c. Possui menos deslocamentos, menos estruturas em mosaico e uma estrutura cristalina mais completa, etc., por isso tem melhor desempenho de transmissão de luz. Ao mesmo tempo, devido à superfície A, o método de ligação atômica de Al-O-Al-O torna a dureza e a resistência ao desgaste da safira na direção A significativamente maiores do que na direção C. Portanto, os wafers de direção A são usados principalmente como materiais de janela; além disso, safira de direção A Também possui constante dielétrica uniforme e altas propriedades de isolamento, portanto pode ser usada em tecnologia de microeletrônica híbrida e também pode ser usada para o crescimento de supercondutores elevados.
Aplicação de safira de superfície R/superfície M
O plano R é o plano apolar da safira. Portanto, mudanças na posição do plano R em dispositivos de safira conferem-lhe diferentes propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e ópticas. De modo geral, os substratos de safira do plano R são preferidos para a deposição heteroepitaxial de silício, principalmente para a fabricação de aplicações de semicondutores, micro-ondas e circuitos integrados microeletrônicos. O crescimento de substrato tipo R também pode ser usado. Com a popularidade atual dos smartphones e sistemas de tablets, os substratos de safira de superfície R substituíram os dispositivos SAW compostos existentes usados em smartphones e tablets, fornecendo um substrato de dispositivo que pode melhorar o desempenho.
Além disso, quando o plano R ou plano M é usado para desenvolver camadas epitaxiais não polares/semipolares, em comparação com o substrato de safira do plano C, ele pode melhorar parcialmente ou mesmo completamente os problemas causados pelo campo de polarização em o dispositivo emissor de luz. Portanto, o material do substrato utilizado como LED pode ajudar a melhorar a eficiência luminosa. No entanto, ao processar ou cortar, a escolha da face M como superfície de corte está sujeita a rachaduras e é difícil preparar uma superfície de alta qualidade.