มีข้อแตกต่างในการใช้งานเวเฟอร์แซฟไฟร์ที่มีการวางแนวผลึกต่างกันหรือไม่?

แซฟไฟร์เป็นผลึกเดี่ยวของอะลูมินา จัดอยู่ในระบบผลึกไตรภาค โครงสร้างหกเหลี่ยม ประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนสามอะตอมและอะตอมอะลูมิเนียมสองอะตอม เรียงตัวกันอย่างแน่นหนา มีพันธะโซ่และพลังงานโครงตาข่ายที่แข็งแกร่ง ภายในผลึกแทบไม่มีสิ่งเจือปนหรือข้อบกพร่องใดๆ จึงเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โปร่งใส นำความร้อนได้ดี และมีความแข็งแกร่งสูง แซฟไฟร์ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นวัสดุซับสเตรตประสิทธิภาพสูงและช่องแสง อย่างไรก็ตาม โครงสร้างโมเลกุลของแซฟไฟร์มีความซับซ้อนและมีความแอนไอโซทรอปิก ผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกายภาพของแซฟไฟร์จึงแตกต่างกันอย่างมากในการประมวลผลและการใช้งานของทิศทางผลึกที่แตกต่างกัน ทำให้การใช้งานแตกต่างกัน โดยทั่วไป ซับสเตรตแซฟไฟร์มีให้เลือกในทิศทางระนาบ C, R, A และ M

การประยุกต์ใช้งานเวเฟอร์แซฟไฟร์ระนาบ C

แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) เป็นสารกึ่งตัวนำยุคที่สามที่มีช่องว่างแบนด์กว้าง มีช่องว่างแบนด์ตรงกว้าง พันธะอะตอมแข็งแรง นำความร้อนสูง เสถียรทางเคมีดี (แทบไม่ถูกกัดกร่อนด้วยกรดใดๆ) และมีคุณสมบัติป้องกันการแผ่รังสีสูง มีโอกาสกว้างขวางในการนำไปประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์อุณหภูมิสูงและกำลังไฟฟ้า และอุปกรณ์ไมโครเวฟความถี่สูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจุดหลอมเหลวสูงของ GaN ทำให้ยากต่อการได้มาซึ่งวัสดุผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ ดังนั้นวิธีที่นิยมใช้คือการปลูกเฮเทอโรอิพิแทกซีบนวัสดุรองรับอื่นๆ ซึ่งมีความต้องการวัสดุรองรับสูงกว่า

เมื่อเทียบกับพื้นผิวแซฟไฟร์เมื่อเทียบกับหน้าผลึกอื่น อัตราความไม่ตรงกันของค่าคงที่โครงตาข่ายระหว่างเวเฟอร์แซฟไฟร์ที่มีระนาบ C (<0001> การวางแนว) และฟิล์มที่สะสมในกลุ่ม Ⅲ-Ⅴ และ Ⅱ-Ⅵ (เช่น GaN) มีค่าค่อนข้างน้อย และอัตราความไม่ตรงกันของค่าคงที่โครงตาข่ายระหว่างทั้งสองและฟิล์ม AlNซึ่งสามารถใช้เป็นชั้นบัฟเฟอร์ที่มีขนาดเล็กลง และตรงตามข้อกำหนดด้านความทนทานต่ออุณหภูมิสูงในกระบวนการตกผลึก GaN ดังนั้นจึงเป็นวัสดุพื้นผิวทั่วไปสำหรับการเจริญเติบโตของ GaN ซึ่งสามารถใช้ในการผลิต LED สีขาว/น้ำเงิน/เขียว ไดโอดเลเซอร์ เครื่องตรวจจับอินฟราเรด และอื่นๆ

ที่น่าสังเกตคือฟิล์ม GaN ที่ปลูกบนแผ่นรองรับแซฟไฟร์ระนาบ C จะเติบโตไปตามแกนขั้ว นั่นคือทิศทางของแกน C ซึ่งไม่เพียงแต่เป็นกระบวนการเจริญเติบโตที่สมบูรณ์และกระบวนการอิพิแทกซี มีต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เสถียร แต่ยังมีประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดีกว่าอีกด้วย อะตอมของเวเฟอร์แซฟไฟร์ที่เน้น C จะถูกยึดติดในลักษณะ O-al-al-o-al-O ในขณะที่ผลึกแซฟไฟร์ที่เน้น M และ A จะถูกยึดติดในลักษณะ al-O-al-O เนื่องจาก Al-Al มีพลังงานพันธะต่ำกว่าและพันธะที่อ่อนแอกว่า Al-O เมื่อเทียบกับผลึกแซฟไฟร์ที่เน้น M และ A การประมวลผลแซฟไฟร์ C ส่วนใหญ่จึงมุ่งเน้นไปที่การเปิดคีย์ Al-Al ซึ่งง่ายกว่า และสามารถให้คุณภาพพื้นผิวที่สูงขึ้น จากนั้นจึงได้คุณภาพอิพิแทกเซียลแกลเลียมไนไตรด์ที่ดีขึ้น ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณภาพของ LED สีขาว/น้ำเงินที่มีความสว่างสูงเป็นพิเศษ ในทางกลับกัน ฟิล์มที่ปลูกตามแกน C จะมีผลโพลาไรเซชันตามธรรมชาติและแบบพีโซอิเล็กทริก ส่งผลให้เกิดสนามไฟฟ้าภายในที่แข็งแกร่งภายในฟิล์ม (ควอนตัมเวลส์ของชั้นแอคทีฟ) ซึ่งลดประสิทธิภาพการส่องสว่างของฟิล์ม GaN ลงอย่างมาก

เวเฟอร์แซฟไฟร์ระนาบ Aแอปพลิเคชัน

ด้วยประสิทธิภาพที่ครอบคลุมอย่างยอดเยี่ยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการส่งผ่านแสงที่ดีเยี่ยม ผลึกเดี่ยวของแซฟไฟร์จึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทะลุทะลวงอินฟราเรด และกลายเป็นวัสดุหน้าต่างอินฟราเรดกลางที่เหมาะสม ซึ่งถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์โฟโตอิเล็กทริกทางทหาร ในขณะที่แซฟไฟร์มีระนาบขั้ว (ระนาบ C) ในทิศทางปกติของหน้าปัด จะเป็นพื้นผิวที่ไม่มีขั้ว โดยทั่วไปแล้ว คุณภาพของคริสตัลแซฟไฟร์แบบ A-oriented จะดีกว่าคริสตัลแบบ C-oriented โดยมีการเคลื่อนตัวน้อยกว่า โครงสร้างโมเสกน้อยกว่า และโครงสร้างผลึกที่สมบูรณ์กว่า จึงมีประสิทธิภาพในการส่งผ่านแสงที่ดีกว่า ในขณะเดียวกัน ด้วยโหมดพันธะอะตอม Al-O-Al-O บนระนาบ a ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของแซฟไฟร์แบบ A-oriented จึงสูงกว่าแซฟไฟร์แบบ C-oriented อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น ชิปแบบ A-directional จึงมักถูกนำมาใช้เป็นวัสดุหน้าต่าง นอกจากนี้ แซฟไฟร์ยังมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สม่ำเสมอและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนสูง จึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์แบบไฮบริด รวมถึงการพัฒนาตัวนำไฟฟ้าคุณภาพสูง เช่น การใช้ Tl-BaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 และการพัฒนาฟิล์มตัวนำยิ่งยวดแบบเอพิแทกเซียลที่ต่างกันบนแผ่นฐานคอมโพสิตแซฟไฟร์ซีเรียมออกไซด์ (CeO2) อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก Al-O มีพลังงานพันธะสูง จึงทำให้ยากต่อการประมวลผล

การประยุกต์ใช้แผ่นเวเฟอร์แซฟไฟร์ระนาบ R /M

ระนาบ R คือพื้นผิวที่ไม่มีขั้วของแซฟไฟร์ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของระนาบ R ในอุปกรณ์แซฟไฟร์จึงทำให้แซฟไฟร์มีคุณสมบัติทางกล ความร้อน ไฟฟ้า และแสงที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว ซับสเตรตแซฟไฟร์แบบ R นิยมใช้ในงานเคลือบซิลิกอนแบบเฮเทอโรอิพิแทกเซียล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานเซมิคอนดักเตอร์ ไมโครเวฟ และวงจรรวมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ในการผลิตตะกั่ว ส่วนประกอบตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ ตัวต้านทานความต้านทานสูง นอกจากนี้ยังสามารถใช้แกลเลียมอาร์เซไนด์สำหรับการเจริญเติบโตของซับสเตรตชนิด R ได้อีกด้วย ปัจจุบัน ด้วยความนิยมของสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตคอมพิวเตอร์ ซับสเตรตแซฟไฟร์แบบ R ได้เข้ามาแทนที่อุปกรณ์ SAW ที่ใช้กันทั่วไปในสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตคอมพิวเตอร์ จึงเป็นซับสเตรตสำหรับอุปกรณ์ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

หากมีการละเมิดกรุณาติดต่อลบ