사파이어는 알루미나의 단결정으로 삼자 결정계, 육각형 구조에 속하며 결정 구조는 공유 결합 유형의 산소 원자 3개와 알루미늄 원자 2개로 구성되어 있으며 매우 밀접하게 배열되어 있으며 강한 결합 사슬과 격자 에너지를 가지고 있습니다. 크리스탈 내부에는 불순물이나 결함이 거의 없어 전기절연성, 투명성, 열전도율이 우수하고 강성이 높은 특성을 갖고 있습니다. 광학창 및 고성능 기판 재료로 널리 사용됩니다. 그러나 사파이어의 분자 구조는 복잡하고 이방성이 있으며, 결정 방향이 다르면 가공 및 사용에 따라 해당 물리적 특성에 미치는 영향도 매우 다르기 때문에 용도도 다릅니다. 일반적으로 사파이어 기판은 C, R, A 및 M 평면 방향으로 사용 가능합니다.
응용 프로그램C면 사파이어 웨이퍼
질화갈륨(GaN)은 와이드 밴드갭 3세대 반도체로서 넓은 직접 밴드갭, 강한 원자 결합, 높은 열 전도성, 우수한 화학적 안정성(어떤 산에도 거의 부식되지 않음) 및 강한 방사선 방지 능력을 갖고 있으며, 다음과 같은 분야에서 광범위한 전망을 가지고 있습니다. 광전자 공학, 고온 및 전력 장치 및 고주파 마이크로파 장치의 응용. 그러나 GaN의 융점이 높기 때문에 대형 단결정 재료를 얻기가 어렵기 때문에 기판 재료에 대한 요구 사항이 더 높은 다른 기판에서 헤테로 에피택시 성장을 수행하는 것이 일반적인 방법입니다.
와 비교하면사파이어 기판다른 결정면의 경우, C면(<0001> 방향) 사파이어 웨이퍼와 그룹 Ⅲ-Ⅴ 및 Ⅱ-Ⅵ(예: GaN)에 증착된 필름 사이의 격자 상수 불일치 비율은 상대적으로 작으며 격자 상수 불일치 비율은 상대적으로 작습니다. 둘 사이의 비율과AlN 필름버퍼층으로 사용할 수 있는 층은 훨씬 더 작으며 GaN 결정화 공정에서 고온 저항 요구 사항을 충족합니다. 따라서 GaN 성장을 위한 일반적인 기판 재료이며 흰색/청색/녹색 LED, 레이저 다이오드, 적외선 감지기 등을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
C면 사파이어 기판 위에 성장한 GaN 필름은 극성축, 즉 C축 방향을 따라 성장한다는 점은 언급할 가치가 있다. 이는 성숙한 성장 과정과 에피택시 과정일 뿐만 아니라 상대적으로 저렴하고 물리적으로 안정적이다. 및 화학적 특성뿐만 아니라 더 나은 처리 성능을 제공합니다. C 방향 사파이어 웨이퍼의 원자는 O-al-al-o-al-O 배열로 결합되는 반면, M 방향 및 A 방향 사파이어 결정은 al-O-al-O 배열로 결합됩니다. Al-Al은 M 방향 및 A 방향 사파이어 결정에 비해 Al-O보다 결합 에너지가 낮고 결합이 약하기 때문에 C-사파이어 가공은 주로 Al-Al 키를 여는 것이므로 가공이 더 쉽습니다. , 더 높은 표면 품질을 얻을 수 있으며 더 나은 질화갈륨 에피택셜 품질을 얻을 수 있으며 이는 초고휘도 백색/청색 LED의 품질을 향상시킬 수 있습니다. 반면, C축을 따라 성장한 막은 자발 및 압전 분극 효과를 가져서 막(활성층 양자 우물) 내부에 강한 내부 전계가 발생하여 GaN 막의 발광 효율이 크게 감소합니다.
A면 사파이어 웨이퍼애플리케이션
우수한 종합 성능, 특히 우수한 투과율로 인해 사파이어 단결정은 적외선 투과 효과를 향상시킬 수 있으며 군용 광전 장비에 널리 사용되는 이상적인 중적외선 창 재료가 됩니다. 여기서 사파이어는 면 법선 방향의 극면(C면)이고 무극성 표면입니다. 일반적으로 A 방향 사파이어 크리스탈의 품질은 C 방향 크리스탈보다 우수하고 전위가 적고 모자이크 구조가 적으며 결정 구조가 더 완전하므로 광 투과 성능이 더 좋습니다. 동시에 평면 a의 Al-O-Al-O 원자 결합 모드로 인해 A 방향 사파이어의 경도와 내마모성은 C 방향 사파이어보다 훨씬 높습니다. 따라서 A 방향 칩은 주로 창 재료로 사용됩니다. 또한, A 사파이어는 유전율이 균일하고 절연성이 높아 하이브리드 마이크로일렉트로닉스 기술에 응용이 가능하며, TlBaCaCuO(TbBaCaCuO), Tl-2212, 성장성 등 우수한 도체의 성장에도 응용이 가능합니다. 산화세륨(CeO2) 사파이어 복합 기판 위에 이종 에피택셜 초전도막을 형성했습니다. 그러나 Al-O의 결합 에너지가 크기 때문에 가공이 더 어렵습니다.
R 평면은 사파이어의 비극성 표면이므로 사파이어 장치의 R 평면 위치가 변경되면 기계적, 열적, 전기적, 광학적 특성이 달라집니다. 일반적으로 R 표면 사파이어 기판은 주로 반도체, 마이크로파 및 마이크로전자공학 집적 회로 응용 분야에서 실리콘의 헤테로에피택셜 증착에 선호되며 납, 기타 초전도 부품, 고저항 저항기, 갈륨 비소는 R-에 사용될 수도 있습니다. 유형 기질 성장. 현재 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터 시스템의 대중화에 따라 R-face 사파이어 기판은 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터에 사용되는 기존의 복합 SAW 소자를 대체하여 성능을 향상시킬 수 있는 장치용 기판을 제공하고 있습니다.
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게시 시간: 2024년 7월 16일