الياقوت عبارة عن بلورة واحدة من الألومينا، ينتمي إلى النظام البلوري الثلاثي، ذو البنية السداسية، ويتكون هيكله البلوري من ثلاث ذرات أكسجين وذرتين من الألومنيوم في نوع رابطة تساهمية، مرتبة بشكل وثيق للغاية، مع سلسلة ترابط قوية وطاقة شبكية، في حين أنه لا يحتوي الجزء الداخلي من الكريستال تقريبًا على أي شوائب أو عيوب، لذلك فهو يتمتع بعزل كهربائي ممتاز وشفافية وموصلية حرارية جيدة وخصائص صلابة عالية. تستخدم على نطاق واسع كنافذة بصرية ومواد ركيزة عالية الأداء. ومع ذلك، فإن التركيب الجزيئي للياقوت معقد وهناك تباين، كما أن التأثير على الخواص الفيزيائية المقابلة يختلف تمامًا عند معالجة واستخدام اتجاهات بلورية مختلفة، وبالتالي فإن الاستخدام مختلف أيضًا. بشكل عام، تتوفر ركائز الياقوت في اتجاهات المستوى C وR وA وM.
نيتريد الغاليوم (GaN) باعتباره من أشباه الموصلات من الجيل الثالث ذو فجوة نطاق واسعة، لديه فجوة نطاق واسعة مباشرة، ورابطة ذرية قوية، وموصلية حرارية عالية، واستقرار كيميائي جيد (تقريبًا لا يتآكل بواسطة أي حمض) وقدرة قوية على مقاومة الإشعاع، وله آفاق واسعة في تطبيق الإلكترونيات الضوئية وأجهزة درجة الحرارة والطاقة العالية وأجهزة الميكروويف عالية التردد. ومع ذلك، نظرًا لنقطة الانصهار العالية لـ GaN، فمن الصعب الحصول على مواد بلورية مفردة كبيرة الحجم، وبالتالي فإن الطريقة الشائعة هي تنفيذ نمو غير متجانس على ركائز أخرى، والتي لها متطلبات أعلى للمواد الركيزة.
بالمقارنة معالركيزة الياقوتمع الوجوه البلورية الأخرى، يكون معدل عدم التطابق الثابت للشبكة بين رقاقة الياقوت C-plane (اتجاه <0001>) والأفلام المودعة في مجموعات Ⅲ-Ⅴ وⅡ-Ⅵ (مثل GaN) صغيرًا نسبيًا، وعدم تطابق ثابت الشبكة معدل بين الاثنينأفلام آلنالتي يمكن استخدامها كطبقة عازلة أصغر حجمًا، وتلبي متطلبات مقاومة درجات الحرارة العالية في عملية تبلور GaN. لذلك، فهي مادة ركيزة شائعة لنمو GaN، والتي يمكن استخدامها لصنع مصابيح LED بيضاء/زرقاء/خضراء، وثنائيات الليزر، وكاشفات الأشعة تحت الحمراء وما إلى ذلك.
ومن الجدير بالذكر أن فيلم GaN المزروع على الركيزة الياقوتية ذات المستوى C ينمو على طول محوره القطبي، أي اتجاه المحور C، وهو ليس فقط عملية نمو ناضجة وعملية تنقيح، وتكلفة منخفضة نسبيًا، وفيزيائية مستقرة والخصائص الكيميائية، ولكن أيضًا أداء معالجة أفضل. يتم ربط ذرات رقاقة الياقوت ذات الاتجاه C في ترتيب O-al-al-o-al-O، في حين يتم ربط بلورات الياقوت ذات الاتجاه M والموجهة A في al-O-al-O. نظرًا لأن Al-Al لديه طاقة ربط أقل وترابط أضعف من Al-O، مقارنةً ببلورات الياقوت الموجهة M وA الموجهة، فإن معالجة C-sapphire هي بشكل أساسي فتح مفتاح Al-Al، وهو أسهل في المعالجة ، ويمكن الحصول على جودة سطح أعلى، ومن ثم الحصول على جودة فوقية أفضل من نيتريد الغاليوم، والتي يمكن أن تحسن جودة سطوع LED الأبيض / الأزرق الفائق. من ناحية أخرى، فإن الأفلام المزروعة على طول المحور C لها تأثيرات استقطاب عفوية وكهرضغطية، مما يؤدي إلى وجود مجال كهربائي داخلي قوي داخل الأفلام (آبار كمية الطبقة النشطة)، مما يقلل بشكل كبير من كفاءة الإضاءة لأفلام GaN.
نظرًا لأدائها الشامل الممتاز، وخاصة النفاذية الممتازة، يمكن لبلورة الياقوت المفردة أن تعزز تأثير اختراق الأشعة تحت الحمراء، وتصبح مادة نافذة مثالية للأشعة تحت الحمراء المتوسطة، والتي تم استخدامها على نطاق واسع في المعدات الكهروضوئية العسكرية. حيث أن الياقوت هو مستوى قطبي (مستوى C) في الاتجاه الطبيعي للوجه، وهو سطح غير قطبي. بشكل عام، جودة كريستال الياقوت الموجه A أفضل من جودة الكريستال الموجه C، مع خلع أقل وبنية فسيفساء أقل وبنية بلورية أكثر اكتمالًا، لذلك تتمتع بأداء أفضل في نقل الضوء. في الوقت نفسه، نظرًا لوضع الترابط الذري Al-O-Al-O على المستوى a، فإن صلابة ومقاومة التآكل للياقوت الموجه A أعلى بكثير من تلك الموجودة في الياقوت الموجه C. لذلك، يتم استخدام رقائق الاتجاه A في الغالب كمواد للنوافذ؛ بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الياقوت أيضًا بثبات عازل موحد وخصائص عزل عالية، لذلك يمكن تطبيقه على تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة الهجينة، ولكن أيضًا لنمو الموصلات الرائعة، مثل استخدام TlBaCaCuO (TbBaCaCuO)، Tl-2212، ونمو الموصلات. من الأفلام فائقة التوصيل الفوقي غير المتجانسة على الركيزة المركبة من أكسيد السيريوم (CeO2). ومع ذلك، أيضًا بسبب طاقة الروابط الكبيرة لـ Al-O، تكون معالجتها أكثر صعوبة.
تطبيقرقاقة الياقوت الطائرة R/M
المستوى R هو السطح غير القطبي للياقوت، لذا فإن التغيير في موضع المستوى R في جهاز الياقوت يمنحه خصائص ميكانيكية وحرارية وكهربائية وبصرية مختلفة. بشكل عام، تُفضل ركيزة الياقوت ذات السطح R لترسيب السيليكون غير المتجانس، بشكل أساسي لتطبيقات الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات والميكروويف والالكترونيات الدقيقة، وفي إنتاج الرصاص والمكونات فائقة التوصيل الأخرى والمقاومات عالية المقاومة وزرنيخيد الغاليوم يمكن أيضًا استخدامها في R- نوع نمو الركيزة. في الوقت الحاضر، مع شعبية الهواتف الذكية وأنظمة الكمبيوتر اللوحي، حلت ركيزة R-face sapphire محل أجهزة SAW المركبة الموجودة المستخدمة للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية، مما يوفر ركيزة للأجهزة التي يمكنها تحسين الأداء.
في حالة وجود مخالفة، قم بحذف الاتصال
وقت النشر: 16 يوليو 2024