Nilam ialah kristal tunggal alumina, tergolong dalam sistem kristal tripartit, struktur heksagon, struktur kristalnya terdiri daripada tiga atom oksigen dan dua atom aluminium dalam jenis ikatan kovalen, disusun dengan sangat rapat, dengan rantai ikatan dan tenaga kekisi yang kuat, manakala bahagian dalam kristalnya hampir tiada bendasing atau kecacatan, jadi ia mempunyai penebat elektrik, ketelusan, kekonduksian terma yang baik dan ciri-ciri ketegaran yang tinggi. Digunakan secara meluas sebagai bahan tingkap optik dan substrat berprestasi tinggi. Walau bagaimanapun, struktur molekul nilam adalah kompleks dan terdapat anisotropi, dan kesannya terhadap sifat fizikal yang sepadan juga sangat berbeza untuk pemprosesan dan penggunaan arah kristal yang berbeza, jadi penggunaannya juga berbeza. Secara amnya, substrat nilam terdapat dalam arah satah C, R, A dan M.
AplikasiWafer nilam satah-C
Galium nitrida (GaN) sebagai semikonduktor generasi ketiga dengan jurang jalur lebar, mempunyai jurang jalur langsung yang luas, ikatan atom yang kuat, kekonduksian terma yang tinggi, kestabilan kimia yang baik (hampir tidak terhakis oleh sebarang asid) dan keupayaan anti-penyinaran yang kuat, dan mempunyai prospek yang luas dalam aplikasi optoelektronik, peranti suhu dan kuasa tinggi serta peranti gelombang mikro frekuensi tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh takat lebur GaN yang tinggi, sukar untuk mendapatkan bahan kristal tunggal bersaiz besar, jadi cara biasa adalah dengan menjalankan pertumbuhan heteroepitaksi pada substrat lain, yang mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk bahan substrat.
Berbanding dengansubstrat nilamdengan permukaan kristal yang lain, kadar ketidakpadanan pemalar kekisi antara wafer nilam satah-C (orientasi <0001>) dan filem yang dimendapkan dalam kumpulan Ⅲ-Ⅴ dan Ⅱ-Ⅵ (seperti GaN) adalah agak kecil, dan kadar ketidakpadanan pemalar kekisi antara kedua-duanya danFilem AlNyang boleh digunakan sebagai lapisan penimbal adalah lebih kecil, dan ia memenuhi keperluan rintangan suhu tinggi dalam proses penghabluran GaN. Oleh itu, ia merupakan bahan substrat biasa untuk pertumbuhan GaN, yang boleh digunakan untuk membuat LED putih/biru/hijau, diod laser, pengesan inframerah dan sebagainya.
Perlu dinyatakan bahawa filem GaN yang ditumbuhkan pada substrat nilam satah-C tumbuh di sepanjang paksi kutubnya, iaitu arah paksi-C, yang bukan sahaja proses pertumbuhan matang dan proses epitaksi, kos yang agak rendah, sifat fizikal dan kimia yang stabil, tetapi juga prestasi pemprosesan yang lebih baik. Atom wafer nilam berorientasikan-C terikat dalam susunan O-al-al-o-al-O, manakala kristal nilam berorientasikan-M dan berorientasikan-A terikat dalam al-O-al-O. Oleh kerana Al-Al mempunyai tenaga ikatan yang lebih rendah dan ikatan yang lebih lemah daripada Al-O, berbanding dengan kristal nilam berorientasikan-M dan berorientasikan-A, pemprosesan nilam-C terutamanya untuk membuka kunci Al-Al, yang lebih mudah diproses, dan boleh mendapatkan kualiti permukaan yang lebih tinggi, dan kemudian mendapatkan kualiti epitaksi galium nitrida yang lebih baik, yang boleh meningkatkan kualiti LED putih/biru kecerahan ultra tinggi. Sebaliknya, filem yang tumbuh di sepanjang paksi-C mempunyai kesan pengkutuban spontan dan piezoelektrik, menghasilkan medan elektrik dalaman yang kuat di dalam filem (Telaga kuantum lapisan aktif), yang sangat mengurangkan kecekapan bercahaya filem GaN.
Wafer nilam satah-Apermohonan
Oleh kerana prestasi komprehensifnya yang sangat baik, terutamanya transmisi yang sangat baik, kristal tunggal nilam boleh meningkatkan kesan penembusan inframerah, dan menjadi bahan tingkap inframerah pertengahan yang ideal, yang telah digunakan secara meluas dalam peralatan fotoelektrik tentera. Di mana nilam A ialah satah kutub (satah C) dalam arah normal permukaan, ia adalah permukaan bukan kutub. Secara amnya, kualiti kristal nilam berorientasikan A adalah lebih baik daripada kristal berorientasikan C, dengan kurang terkehel, kurang struktur Mozek dan struktur kristal yang lebih lengkap, jadi ia mempunyai prestasi penghantaran cahaya yang lebih baik. Pada masa yang sama, disebabkan oleh mod ikatan atom Al-O-Al-O pada satah a, kekerasan dan rintangan haus nilam berorientasikan A jauh lebih tinggi daripada nilam berorientasikan C. Oleh itu, cip arah-A kebanyakannya digunakan sebagai bahan tingkap; Di samping itu, nilam A juga mempunyai pemalar dielektrik seragam dan sifat penebat yang tinggi, jadi ia boleh digunakan untuk teknologi mikroelektronik hibrid, tetapi juga untuk pertumbuhan konduktor yang hebat, seperti penggunaan TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212, pertumbuhan filem superkonduktor epitaksi heterogen pada substrat komposit nilam cerium oksida (CeO2). Walau bagaimanapun, juga disebabkan oleh tenaga ikatan Al-O yang besar, ia lebih sukar untuk diproses.
PenggunaanWafer nilam satah R/M
Satah-R ialah permukaan bukan kutub nilam, jadi perubahan kedudukan satah-R dalam peranti nilam memberikannya sifat mekanikal, terma, elektrik dan optik yang berbeza. Secara amnya, substrat nilam permukaan-R lebih disukai untuk pemendapan heteroepitaksi silikon, terutamanya untuk aplikasi litar bersepadu semikonduktor, gelombang mikro dan mikroelektronik, dalam penghasilan plumbum, komponen superkonduktor lain, perintang rintangan tinggi, galium arsenida juga boleh digunakan untuk pertumbuhan substrat jenis-R. Pada masa ini, dengan populariti telefon pintar dan sistem komputer tablet, substrat nilam muka-R telah menggantikan peranti SAW sebatian sedia ada yang digunakan untuk telefon pintar dan komputer tablet, menyediakan substrat untuk peranti yang boleh meningkatkan prestasi.
Jika terdapat pelanggaran, padamkan kenalan
Masa siaran: 16 Julai 2024