Zafiroa alumina kristal bakarrekoa da, hiru zatiko kristal sistemakoa, egitura hexagonala duena. Bere kristal egitura hiru oxigeno atomoz eta bi aluminio atomoz osatuta dago, lotura kobalente motan, oso estu antolatuta, lotura-kate sendo eta sare-energiarekin. Bere kristalaren barnealdean ia ezpurutasunik edo akatsik ez dago, beraz, isolamendu elektriko bikaina, gardentasuna, eroankortasun termiko ona eta zurruntasun handiko ezaugarriak ditu. Oso erabilia da leiho optiko eta errendimendu handiko substratu material gisa. Hala ere, zafiroaren egitura molekularra konplexua da eta anisotropia du, eta dagokion propietate fisikoetan duen eragina oso desberdina da kristalaren norabide desberdinen prozesamendu eta erabileraren arabera, beraz, erabilera ere desberdina da. Oro har, zafiro substratuak C, R, A eta M plano norabideetan daude eskuragarri.
AplikazioaC planoko zafiro-oblea
Galio nitruroa (GaN), hirugarren belaunaldiko erdieroale gisa, banda-tarte zabala du, eta banda-tarte zuzen zabala, lotura atomiko sendoa, eroankortasun termiko handia, egonkortasun kimiko ona (ia ez da azido batek korroditzen) eta erradiazio-kontrako gaitasun handia ditu, eta aukera zabalak ditu optoelektronika, tenperatura eta potentzia handiko gailu eta maiztasun handiko mikrouhin-gailuen aplikazioetan. Hala ere, GaN-ren urtze-puntu altua dela eta, zaila da tamaina handiko kristal bakarreko materialak lortzea, beraz, ohikoa da heteroepitaxia-hazkuntza beste substratu batzuetan egitea, eta horrek substratu-materialen eskakizun handiagoak ditu.
-rekin alderatuta.zafiro substratuabeste kristal aurpegiekin, C planoko (<0001> orientazioa) zafiro oblearen eta Ⅲ-Ⅴ eta Ⅱ-Ⅵ taldeetan (GaN adibidez) metatutako filmen arteko sare-konstantearen desadostasun-tasa nahiko txikia da, eta bien arteko sare-konstantearen desadostasun-tasa etaAlN filmakBuffer geruza gisa erabil daitekeena are txikiagoa da, eta GaN kristalizazio prozesuan tenperatura altuko erresistentziaren eskakizunak betetzen ditu. Hori dela eta, GaN hazkuntzarako substratu material arrunta da, eta LED zuri/urdin/berdeak, laser diodoak, infragorri detektagailuak eta abar egiteko erabil daiteke.
Aipatzekoa da C planoko zafiro substratuan hazitako GaN filma bere ardatz polarrean zehar hazten dela, hau da, C ardatzaren norabidean, eta hori ez da soilik hazkuntza-prozesu heldua eta epitaxia-prozesua, kostu nahiko baxua, propietate fisiko eta kimiko egonkorrak, baizik eta prozesatzeko errendimendu hobea ere. C orientatutako zafiro-oblearen atomoak O-al-al-o-al-O antolamendu batean lotuta daude, eta M orientatutako eta A orientatutako zafiro-kristalak, berriz, al-O-al-O antolamendu batean. Al-Al-ak lotura-energia txikiagoa eta lotura ahulagoa duelako Al-O baino, M orientatutako eta A orientatutako zafiro-kristalekin alderatuta, C-zafiroaren prozesamendua batez ere Al-Al giltza irekitzeko da, prozesatzeko errazagoa dena, eta gainazalaren kalitate handiagoa lor daitekeena, eta gero galio nitruroaren epitaxial-kalitate hobea lortzeko, eta horrek distira ultra-handiko LED zuri/urdinaren kalitatea hobetu dezake. Bestalde, C ardatzean zehar hazitako filmen polarizazio efektu espontaneoak eta piezoelektrikoek polarizazio efektuak dituzte, eta horrek barne-eremu elektriko sendo bat sortzen du filmen barruan (geruza aktiboa kuantu-putzuak), eta horrek GaN filmen argi-eraginkortasuna asko murrizten du.
A planoko zafiro-obleaaplikazio
Bere errendimendu integral bikainagatik, batez ere transmitantzia bikainagatik, zafiro kristal bakarrekoak infragorrien sartze efektua hobetu dezake, eta erdi-infragorrien leiho material aproposa bihurtu, eta oso erabilia izan da ekipamendu fotoelektriko militarretan. Zafiroa A plano polarra (C planoa) den lekuan aurpegiaren norabide normalean, gainazal ez-polarra da. Oro har, A orientatutako zafiro kristalaren kalitatea C orientatutako kristalarena baino hobea da, dislokazio gutxiagorekin, mosaiko egitura gutxiagorekin eta kristal egitura osoagoa duelako, beraz, argiaren transmisio errendimendu hobea du. Aldi berean, a planoan dagoen Al-O-Al-O lotura atomiko moduari esker, A orientatutako zafiroaren gogortasuna eta higadura erresistentzia nabarmen handiagoak dira C orientatutako zafiroarenak baino. Hori dela eta, A norabideko txipak gehienbat leiho material gisa erabiltzen dira; Gainera, zafiroak konstante dielektriko uniformea eta isolamendu-propietate handiak ditu, beraz, mikroelektronika hibridoaren teknologian aplika daiteke, baina baita eroale bikainak hazteko ere, hala nola TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 erabiltzea, zerio oxidozko (CeO2) zafiro konpositezko substratuan epitaxial supereroale diren film heterogeneoen hazkuntza. Hala ere, Al-O-ren lotura-energia handia dela eta, zailagoa da prozesatzea.
AplikazioaR/M plano zafiro oblea
R planoa zafiroaren gainazal ez-polarra da, beraz, zafiro gailu batean R planoaren posizioaren aldaketak propietate mekaniko, termiko, elektriko eta optiko desberdinak ematen dizkio. Oro har, R gainazaleko zafiro substratua nahiago da silizioaren deposizio heteroepitaxialerako, batez ere erdieroaleen, mikrouhinen eta mikroelektronikako zirkuitu integratuetarako aplikazioetarako, berunaren ekoizpenean, beste osagai supereroale batzuen ekoizpenean, erresistentzia handiko erresistentzietan, galio arseniuroa ere erabil daiteke R motako substratuaren hazkuntzarako. Gaur egun, telefono adimendunen eta tableta ordenagailu sistemen ospearekin, R aurpegiko zafiro substratuak telefono adimendunetan eta tableta ordenagailuetan erabiltzen diren SAW konposatu gailuak ordezkatu ditu, errendimendua hobetu dezaketen gailuentzako substratu bat eskainiz.
Urraketarik badago, jarri harremanetan ezabatuz
Argitaratze data: 2024ko uztailaren 16a