የተለያዩ የክሪስታል አቅጣጫዎች ያላቸውን የሳፋየር ዋፈርዎችን በመተግበር ረገድም ልዩነቶች አሉ?

ሰንፔር አንድ ነጠላ የአልሙና ክሪስታል ሲሆን የሶስትዮሽ ክሪስታል ሲስተም አካል ነው፣ ባለ ስድስት ጎን መዋቅር፣ የክሪስታል አወቃቀሩ ሶስት የኦክስጅን አቶሞች እና ሁለት የአሉሚኒየም አቶሞች በኮቫለንት ቦንድ አይነት የተዋቀረ ሲሆን በጣም በቅርበት የተደረደሩ፣ ጠንካራ የማሰሪያ ሰንሰለት እና የላቲስ ኃይል ያለው ሲሆን፣ የክሪስታል ውስጡ ምንም አይነት ቆሻሻ ወይም ጉድለት የለውም፣ ስለዚህ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሪክ መከላከያ፣ ግልጽነት፣ ጥሩ የሙቀት አማቂነት እና ከፍተኛ የጥንካሬ ባህሪያት አሉት። በስፋት እንደ ኦፕቲካል መስኮት እና ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የንጣፍ ቁሶች ጥቅም ላይ ይውላል። ሆኖም፣ የሰንፔር ሞለኪውላዊ መዋቅር ውስብስብ ነው እና አኒሶትሮፒ አለ፣ እና በተዛማጅ አካላዊ ባህሪያት ላይ ያለው ተጽእኖ ለተለያዩ የክሪስታል አቅጣጫዎች ማቀነባበሪያ እና አጠቃቀም በጣም የተለየ ነው፣ ስለዚህ አጠቃቀሙም የተለየ ነው። በአጠቃላይ፣ የሰንፔር ንጣፎች በC፣ R፣ A እና M ፕላን አቅጣጫዎች ይገኛሉ።

የአጠቃቀምሲ-ፕላን ሰንፔር ዋፈር

ጋሊየም ናይትራይድ (GaN) እንደ ሰፊ የባንድ ክፍተት ሶስተኛ ትውልድ ሴሚኮንዳክተር፣ ሰፊ ቀጥተኛ ባንድ ክፍተት፣ ጠንካራ የአቶሚክ ትስስር፣ ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት፣ ጥሩ የኬሚካል መረጋጋት (በማንኛውም አሲድ የማይበላሽ) እና ጠንካራ የፀረ-ጨረር ችሎታ ያለው ሲሆን በኦፕቶኤሌክትሮኒክስ፣ ከፍተኛ የሙቀት መጠን እና የኃይል መሳሪያዎች እና ከፍተኛ ድግግሞሽ ማይክሮዌቭ መሳሪያዎች አተገባበር ላይ ሰፊ ተስፋ አለው። ሆኖም፣ በGaN ከፍተኛ የመቅለጥ ነጥብ ምክንያት፣ ትልቅ መጠን ያላቸው ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁሶችን ማግኘት አስቸጋሪ ነው፣ ስለዚህ የተለመደው መንገድ ለንጣፍ ቁሶች ከፍተኛ መስፈርቶች ባላቸው ሌሎች ንጣፎች ላይ ሄትሮኢፒታክሲ እድገትን ማካሄድ ነው።

ጋር ሲነጻጸርየሳፋየር ንጣፍከሌሎች ክሪስታል ፊቶች ጋር፣ በC-plane (<0001> አቅጣጫ) ሰንፔር ዋፈር እና በቡድኖች Ⅲ-Ⅴ እና Ⅱ-Ⅵ (እንደ GaN ያሉ) የተቀመጡ ፊልሞች መካከል ያለው የላቲስ ቋሚ አለመመጣጠን መጠን በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ አነስተኛ ነው፣ እና በሁለቱ እና በሁለቱ መካከል ያለው የላቲስ ቋሚ አለመመጣጠን መጠንየኤልኤን ፊልሞችእንደ ቋት ንብርብር ሊያገለግል የሚችል የበለጠ ትንሽ ነው፣ እና በ GaN ክሪስታላይዜሽን ሂደት ውስጥ ከፍተኛ የሙቀት መቋቋም መስፈርቶችን ያሟላል። ስለዚህ፣ ለ GaN እድገት የተለመደ የንጣፍ ቁሳቁስ ነው፣ ይህም ነጭ/ሰማያዊ/አረንጓዴ ኤልኢዲዎችን፣ የሌዘር ዳዮዶችን፣ የኢንፍራሬድ መመርመሪያዎችን እና የመሳሰሉትን ለመስራት ሊያገለግል ይችላል።

በC-plane sapphire substrate ላይ የሚበቅለው የGaN ፊልም በፖላር ዘንግ ማለትም በC-axis አቅጣጫ እንደሚበቅል ልብ ሊባል የሚገባው ሲሆን ይህም የበሰለ የእድገት ሂደት እና ኤፒታክሲ ሂደት፣ በአንጻራዊነት ዝቅተኛ ዋጋ፣ የተረጋጋ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት ብቻ ሳይሆን የተሻለ የማቀነባበሪያ አፈፃፀምም ጭምር ነው። የC-oriented sapphire wafer አቶሞች በO-al-al-o-al-O ዝግጅት ውስጥ የተሳሰሩ ሲሆኑ፣ M-oriented እና A-oriented sapphire ክሪስታሎች ደግሞ በal-O-al-O ውስጥ የተሳሰሩ ናቸው። Al-Al ከM-oriented እና A-oriented sapphire ክሪስታሎች ጋር ሲነጻጸር ከAl-O ያነሰ የመተሳሰሪያ ኃይል እና ደካማ ትስስር ስላለው፣ የC-sapphire ሂደት በዋናነት ለማስኬድ ቀላል የሆነውን የአል-Al ቁልፍን መክፈት እና ከፍተኛ የገጽታ ጥራት ማግኘት የሚችል እና ከዚያም የተሻለ የጋሊየም ናይትሬድ ኤፒታክሲያል ጥራት ማግኘት ሲሆን ይህም እጅግ በጣም ከፍተኛ ብሩህነት ያለው ነጭ/ሰማያዊ LED ጥራትን ሊያሻሽል ይችላል። በሌላ በኩል፣ በሲ-ዘንግ በኩል የሚበቅሉት ፊልሞች ድንገተኛ እና የፒኢዞኤሌክትሪክ ፖላራይዜሽን ተፅእኖዎች አሏቸው፣ ይህም በፊልሞቹ ውስጥ ጠንካራ የውስጥ የኤሌክትሪክ መስክ (አክቲቭ ንብርብር ኳንተም ዌልስ) እንዲኖር ያደርጋል፣ ይህም የGaN ፊልሞችን የብርሃን ቅልጥፍና በእጅጉ ይቀንሳል።

ኤ-ፕላን ሰንፔር ዋፈርማመልከቻ

እጅግ በጣም ጥሩ አጠቃላይ አፈጻጸም ስላለው፣ በተለይም እጅግ በጣም ጥሩ የማስተላለፍ ችሎታ ስላለው፣ ሰንፔር ነጠላ ክሪስታል የኢንፍራሬድ ዘልቆ መግባትን ውጤት ሊያሻሽል እና በወታደራዊ የፎቶኤሌክትሪክ መሳሪያዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የዋለ ተስማሚ መካከለኛ-ኢንፍራሬድ የመስኮት ቁሳቁስ ሊሆን ይችላል። ሰንፔር በተለመደው የፊት አቅጣጫ የፖላር ፕላን (C ፕላን) ሲሆን፣ ዋልታ የሌለው ወለል ነው። በአጠቃላይ፣ የA-ኦሪየንት ሰንፔር ክሪስታል ጥራት ከC-ኦሪየንት ክሪስታል የተሻለ ነው፣ አነስተኛ መንሸራተት፣ አነስተኛ የሞዛይክ መዋቅር እና የበለጠ የተሟላ የክሪስታል መዋቅር ስላለው የተሻለ የብርሃን ማስተላለፊያ አፈጻጸም አለው። በተመሳሳይ ጊዜ፣ በፕላን ኤ ላይ ባለው የአል-ኦ-አል-ኦ አቶሚክ ትስስር ሁነታ ምክንያት፣ የA-ኦሪየንት ሰንፔር ጥንካሬ እና የመልበስ መቋቋም ከC-ኦሪየንት ሰንፔር በእጅጉ ከፍ ያለ ነው። ስለዚህ፣ A-አቅጣጫዊ ቺፖች በአብዛኛው እንደ መስኮት ቁሳቁሶች ያገለግላሉ፤ በተጨማሪም፣ ኤ ሰንፔር ወጥ የሆነ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ እና ከፍተኛ የኢንሱሌሽን ባህሪያት ስላለው ለሃይብሪድ ማይክሮኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ሊተገበር ይችላል፣ ነገር ግን እንደ TlBaCaCuO (TbBaCaCuO)፣ Tl-2212 አጠቃቀም ያሉ እጅግ በጣም ጥሩ ኮንዳክተሮችን ለማልማት፣ በሴሪየም ኦክሳይድ (CeO2) ሰንፔር ኮምፖዚት ንጣፎች ላይ የተለያዩ ኤፒታክሲያል ሱፐርኮንዳክቲንግ ፊልሞች እድገት። ሆኖም፣ በአል-ኦ ትልቅ ትስስር ኃይል ምክንያት፣ ለማስኬድ የበለጠ አስቸጋሪ ነው።

የአጠቃቀምR/M ፕላን ሰንፔር ዋፈር

R-plane የሳፕየር ፕላን ያልሆነ ፖላር ወለል ነው፣ ስለዚህ በሰንፔር መሳሪያ ውስጥ የR-plane አቀማመጥ ለውጥ የተለያዩ ሜካኒካል፣ የሙቀት፣ የኤሌክትሪክ እና የኦፕቲካል ባህሪያትን ይሰጠዋል። በአጠቃላይ፣ R-surface sapphire substrate በዋናነት ለሴሚኮንዳክተር፣ ማይክሮዌቭ እና ማይክሮኤሌክትሮኒክስ የተቀናጁ የወረዳ አፕሊኬሽኖች፣ እርሳስ፣ ሌሎች ሱፐርኮንዳክቲንግ ክፍሎች፣ ከፍተኛ የመቋቋም ተቃዋሚዎች በማምረት ረገድ የሲሊኮን ሄትሮኢፒታክሲያል ማስቀመጫ ይመረጣል፣ ጋሊየም አርሴናይድ እንዲሁም ለR-type substrate እድገት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። በአሁኑ ጊዜ፣ በስማርት ስልኮች እና በታብሌት ኮምፒውተር ስርዓቶች ተወዳጅነት፣ R-face sapphire substrate ለስማርት ስልኮች እና ለታብሌት ኮምፒውተሮች የሚያገለግሉትን ነባር ውህድ SAW መሳሪያዎችን በመተካት አፈጻጸምን ሊያሻሽሉ ለሚችሉ መሳሪያዎች substrate ይሰጣል።

ጥሰት ካለ፣ እውቂያውን ሰርዝ