Sự khác biệt trong ứng dụng của tấm sapphire với các hướng tinh thể khác nhau

Sapphire là một tinh thể nhôm oxit. Nó có một hệ tinh thể lượng giác và cấu trúc lục giác. Cấu trúc tinh thể của nó bao gồm ba nguyên tử oxy và hai nguyên tử nhôm kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Nó được sắp xếp rất chặt chẽ và có chuỗi liên kết mạnh mẽ, có năng lượng mạng cao và hầu như không có tạp chất hoặc khuyết tật bên trong tinh thể, vì vậy nó có khả năng cách điện tuyệt vời, trong suốt, dẫn nhiệt tốt và đặc tính độ cứng cao, và được sử dụng rộng rãi làm cửa sổ quang học. và vật liệu nền hiệu suất cao. Tuy nhiên, cấu trúc phân tử của sapphire rất phức tạp và dị hướng. Việc xử lý và sử dụng các hướng tinh thể khác nhau có tác dụng rất khác nhau đối với các tính chất vật lý tương ứng, do đó cách sử dụng cũng khác nhau. Nói chung, chất nền sapphire có sẵn ở các hướng mặt phẳng C, R, A và M.

Ứng dụng của sapphire mặt C

Là chất bán dẫn có dải rộng thế hệ thứ ba, vật liệu gallium nitride (GaN) có các đặc tính như khoảng cách dải trực tiếp rộng, liên kết nguyên tử mạnh, độ dẫn nhiệt cao, ổn định hóa học tốt (hầu như không bị ăn mòn bởi bất kỳ axit nào) và bền với khả năng chống bức xạ tuyệt vời. , nó có triển vọng rộng lớn trong ứng dụng quang điện tử, thiết bị công suất cao nhiệt độ cao và thiết bị vi sóng tần số cao. Tuy nhiên, do nhiệt độ nóng chảy cao của GaN nên hiện nay rất khó thu được vật liệu đơn tinh thể có kích thước lớn. Do đó, một phương pháp phổ biến là thực hiện tăng trưởng dị thể trên các chất nền khác, có yêu cầu cao hơn đối với vật liệu nền.

Ứng dụng của sapphire mặt A

Do đặc tính toàn diện tuyệt vời, đặc biệt là độ truyền qua tuyệt vời, tinh thể đơn sapphire có thể tăng cường hiệu ứng xuyên thấu của tia hồng ngoại, khiến nó trở thành vật liệu cửa sổ hồng ngoại trung bình lý tưởng và được sử dụng rộng rãi trong thiết bị quang điện tử quân sự. Trong số đó, sapphire mặt A là bề mặt theo phương pháp tuyến của bề mặt cực (phía C) và là bề mặt không phân cực. Nói chung, chất lượng của tinh thể sapphire phát triển theo hướng a sẽ tốt hơn so với tinh thể phát triển theo hướng c. Nó có ít sai lệch hơn, ít cấu trúc khảm hơn và cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh hơn, v.v., do đó nó có hiệu suất truyền ánh sáng tốt hơn. Đồng thời, do bề mặt A sử dụng phương pháp liên kết nguyên tử Al-O-Al-O nên độ cứng và khả năng chống mài mòn của sapphire hướng a cao hơn đáng kể so với sapphire hướng c. Do đó, tấm wafer hướng A chủ yếu được sử dụng làm vật liệu cửa sổ; Ngoài ra, sapphire hướng A còn có hằng số điện môi đồng nhất và đặc tính cách điện cao nên có thể được sử dụng trong công nghệ vi điện tử lai và cũng có thể được sử dụng để phát triển các chất siêu dẫn cao.

Ứng dụng sapphire bề mặt R/bề mặt M

Mặt phẳng R là mặt phẳng không phân cực của sapphire. Do đó, những thay đổi về vị trí của mặt phẳng R trong thiết bị sapphire mang lại cho nó các đặc tính cơ, nhiệt, điện và quang khác nhau. Nói chung, chất nền sapphire mặt phẳng R được ưu tiên cho sự lắng đọng silicon dị thể, chủ yếu để sản xuất các ứng dụng mạch tích hợp bán dẫn, vi sóng và vi điện tử. Sự tăng trưởng cơ chất loại R cũng có thể được sử dụng. Với sự phổ biến hiện nay của điện thoại thông minh và hệ thống máy tính bảng, chất nền sapphire bề mặt R đã thay thế các thiết bị SAW phức hợp hiện có được sử dụng trong điện thoại thông minh và máy tính bảng, cung cấp chất nền thiết bị có thể cải thiện hiệu suất.

Ngoài ra, khi mặt phẳng R hoặc mặt phẳng M được sử dụng để phát triển các lớp epiticular không phân cực/bán phân cực, so với chất nền sapphire mặt phẳng C, nó có thể cải thiện một phần hoặc thậm chí hoàn toàn các vấn đề do trường phân cực gây ra trong thiết bị phát ra ánh sáng. Vì vậy, vật liệu nền được sử dụng làm đèn LED có thể giúp cải thiện hiệu suất phát sáng. Tuy nhiên, khi gia công hoặc cắt chọn mặt m vì bề mặt cắt dễ bị nứt và khó chuẩn bị được bề mặt chất lượng cao.