มีข้อแตกต่างในการใช้งานเวเฟอร์แซฟไฟร์ที่มีการวางแนวผลึกต่างกันหรือไม่?

แซฟไฟร์เป็นผลึกเดี่ยวของอะลูมินา จัดอยู่ในระบบผลึกสามส่วน โครงสร้างหกเหลี่ยม โครงสร้างผลึกประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนสามอะตอมและอะตอมอลูมิเนียมสองอะตอมในประเภทพันธะโควาเลนต์ เรียงตัวกันอย่างใกล้ชิด มีโซ่พันธะที่แข็งแกร่งและพลังงานโครงตาข่าย ในขณะที่ภายในผลึกแทบไม่มีสิ่งเจือปนหรือข้อบกพร่อง จึงมีฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โปร่งใส นำความร้อนได้ดี และมีความแข็งสูง ใช้เป็นวัสดุพื้นผิวหน้าต่างแสงและประสิทธิภาพสูงอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม โครงสร้างโมเลกุลของแซฟไฟร์มีความซับซ้อนและมีความแอนไอโซทรอปิก และผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกายภาพที่สอดคล้องกันยังแตกต่างกันมากสำหรับการประมวลผลและการใช้ทิศทางผลึกที่แตกต่างกัน ดังนั้นการใช้งานจึงแตกต่างกัน โดยทั่วไป พื้นผิวแซฟไฟร์มีให้เลือกในทิศทางระนาบ C, R, A และ M

การประยุกต์ใช้งานเวเฟอร์แซฟไฟร์แบบระนาบซี

แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) เป็นสารกึ่งตัวนำรุ่นที่ 3 ที่มีแบนด์แก๊ปกว้าง มีแบนด์แก๊ปตรงกว้าง พันธะอะตอมแข็งแรง นำความร้อนได้สูง มีเสถียรภาพทางเคมีดี (แทบไม่กัดกร่อนด้วยกรดใดๆ) และมีความสามารถป้องกันการฉายรังสีได้ดี และมีแนวโน้มกว้างในการใช้งานของออปโตอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์อุณหภูมิสูงและกำลังไฟฟ้า และอุปกรณ์ไมโครเวฟความถี่สูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจุดหลอมเหลวสูงของ GaN จึงยากที่จะได้วัสดุผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ ดังนั้นวิธีทั่วไปคือการปลูกเฮเทอโรอิพิแทกซีบนพื้นผิวอื่นๆ ซึ่งมีความต้องการวัสดุพื้นผิวที่สูงกว่า

เมื่อเทียบกับพื้นผิวแซฟไฟร์กับหน้าคริสตัลอื่น ๆ อัตราความไม่ตรงกันของค่าคงที่ของโครงตาข่ายระหว่างเวเฟอร์แซฟไฟร์ที่มีระนาบ C (การวางแนว <0001>) และฟิล์มที่สะสมในกลุ่ม Ⅲ-Ⅴ และ Ⅱ-Ⅵ (เช่น GaN) มีค่าค่อนข้างน้อย และอัตราความไม่ตรงกันของค่าคงที่ของโครงตาข่ายระหว่างทั้งสองและฟิล์ม AlNซึ่งสามารถใช้เป็นชั้นบัฟเฟอร์ที่มีขนาดเล็กกว่า และตรงตามข้อกำหนดในการทนต่ออุณหภูมิสูงในกระบวนการตกผลึก GaN ดังนั้นจึงเป็นวัสดุพื้นผิวทั่วไปสำหรับการเจริญเติบโตของ GaN ซึ่งสามารถใช้ทำ LED สีขาว/น้ำเงิน/เขียว ไดโอดเลเซอร์ เครื่องตรวจจับอินฟราเรด และอื่นๆ

เป็นเรื่องน่าสังเกตว่าฟิล์ม GaN ที่ปลูกบนพื้นผิวแซฟไฟร์ระนาบ C จะเติบโตไปตามแกนขั้วของมัน นั่นคือทิศทางของแกน C ซึ่งไม่เพียงแต่เป็นกระบวนการเติบโตที่สมบูรณ์และกระบวนการเอพิแทกซี ต้นทุนค่อนข้างต่ำ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เสถียร แต่ยังมีประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดีขึ้นด้วย อะตอมของเวเฟอร์แซฟไฟร์ที่เน้น C จะถูกผูกมัดในลักษณะ O-al-al-o-al-O ในขณะที่คริสตัลแซฟไฟร์ที่เน้น M และ A จะถูกผูกมัดในลักษณะ al-O-al-O เนื่องจาก Al-Al มีพลังงานพันธะที่ต่ำกว่าและพันธะที่อ่อนแอกว่า Al-O เมื่อเปรียบเทียบกับคริสตัลแซฟไฟร์ที่เน้น M และ A การประมวลผลแซฟไฟร์ C ส่วนใหญ่คือการเปิดคีย์ Al-Al ซึ่งประมวลผลได้ง่ายกว่า และสามารถได้คุณภาพพื้นผิวที่สูงขึ้น จากนั้นจึงได้คุณภาพเอพิแทกเซียลแกเลียมไนไตรด์ที่ดีขึ้น ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพของ LED สีขาว/น้ำเงินที่มีความสว่างสูงเป็นพิเศษได้ ในทางกลับกัน ฟิล์มที่ปลูกตามแกน C มีเอฟเฟกต์โพลาไรเซชันตามธรรมชาติและแบบพีโซอิเล็กทริก ส่งผลให้เกิดสนามไฟฟ้าภายในที่แข็งแกร่งภายในฟิล์ม (ควอนตัมเวลส์ของชั้นแอ็คทีฟ) ซึ่งลดประสิทธิภาพการส่องสว่างของฟิล์ม GaN ลงอย่างมาก

แผ่นเวเฟอร์แซฟไฟร์แบบระนาบ Aแอปพลิเคชัน

เนื่องจากประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการส่งผ่านที่ยอดเยี่ยม คริสตัลแซฟไฟร์แบบผลึกเดี่ยวสามารถเพิ่มเอฟเฟกต์การทะลุผ่านอินฟราเรด และกลายเป็นวัสดุหน้าต่างอินฟราเรดกลางที่เหมาะสม ซึ่งถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์โฟโตอิเล็กทริกทางการทหาร โดยที่แซฟไฟร์เป็นระนาบขั้ว (ระนาบ C) ในทิศทางปกติของหน้าปัด เป็นพื้นผิวที่ไม่มีขั้ว โดยทั่วไป คุณภาพของคริสตัลแซฟไฟร์แบบ A-on ... นอกจากนี้ แซฟไฟร์ยังมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่สม่ำเสมอและคุณสมบัติเป็นฉนวนสูง จึงสามารถนำไปใช้กับเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์แบบไฮบริดได้ แต่ยังใช้สำหรับการเติบโตของตัวนำที่ยอดเยี่ยม เช่น การใช้ TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 การเติบโตของฟิล์มตัวนำยิ่งยวดแบบเอพิแทกเซียลที่ไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวคอมโพสิตแซฟไฟร์ซีเรียมออกไซด์ (CeO2) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพลังงานพันธะของ Al-O สูง จึงทำให้ประมวลผลได้ยากกว่า

การประยุกต์ใช้งานแผ่นเวเฟอร์แซฟไฟร์ระนาบ R/M

ระนาบ R คือพื้นผิวที่ไม่มีขั้วของแซฟไฟร์ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งระนาบ R ในอุปกรณ์แซฟไฟร์จึงทำให้แซฟไฟร์มีคุณสมบัติทางกล ความร้อน ไฟฟ้า และแสงที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว ซับสเตรตแซฟไฟร์ที่มีพื้นผิว R มักนิยมใช้ในการสะสมซิลิกอนแบบเฮเทอโรอิพิแทกเซียล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ ไมโครเวฟ และการใช้งานวงจรรวมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ในการผลิตตะกั่ว ส่วนประกอบตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ ตัวต้านทานที่มีความต้านทานสูง แกเลียมอาร์เซไนด์ยังใช้สำหรับการเจริญเติบโตของซับสเตรตประเภท R ได้อีกด้วย ในปัจจุบัน ด้วยความนิยมของสมาร์ทโฟนและระบบคอมพิวเตอร์แท็บเล็ต ซับสเตรตแซฟไฟร์ที่มีพื้นผิว R จึงได้เข้ามาแทนที่อุปกรณ์ SAW แบบผสมที่มีอยู่ซึ่งใช้สำหรับสมาร์ทโฟนและคอมพิวเตอร์แท็บเล็ต โดยให้ซับสเตรตสำหรับอุปกรณ์ที่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้

หากมีการละเมิดกรุณาติดต่อลบ