Zafírový substrát
Popis
Zafírový (Al2O3) monokryštál je vynikajúci multifunkčný materiál.Má vysokú teplotnú odolnosť, dobrú tepelnú vodivosť, vysokú tvrdosť, infračervený prenos a dobrú chemickú stabilitu.Je široko používaný v mnohých oblastiach priemyslu, národnej obrany a vedeckého výskumu (napríklad vysokoteplotné infračervené okno).Zároveň je to tiež druh široko používaného monokryštálového substrátového materiálu.Je to substrát prvej voľby v súčasnom priemysle modrých, fialových, bielych diód vyžarujúcich svetlo (LED) a modrého lasera (LD) (film nitridu gália musí byť najprv epitaxný na zafírovom substráte) a je to tiež dôležitý supravodivý filmový substrát.Okrem Y-systému, La systému a iných vysokoteplotných supravodivých filmov sa dá použiť aj na pestovanie nových praktických MgB2 (magnéziumdiborid) supravodivých filmov (zvyčajne bude monokryštálový substrát chemicky korodovaný počas výroby MgB2 filmy).
Vlastnosti
| Krištáľová čistota | > 99,99 % |
| Bod topenia (℃) | 2040 |
| Hustota (g/cm).3) | 3,98 |
| Tvrdosť (Mho) | 9 |
| Tepelná rozťažnosť | 7,5 (x10-6/oC) |
| Špecifické teplo | 0,10 ( cal /oC) |
| Tepelná vodivosť | 46,06 @ 0oC 25,12 @ 100oC, 12,56 @ 400oC ( W/(mK) ) |
| Dielektrická konštanta | ~ 9,4 @ 300 K na osi A ~ 11,58 @ 300 K na osi C |
| Stratová tangenta pri 10 GHz | < 2x10-5na osi A <5 x 10-5na osi C |
Definícia zafírového substrátu
Zafírový substrát označuje priehľadný kryštalický materiál vyrobený z monokryštálového oxidu hlinitého (Al2O3).Termín „zafír“ sa často používa na označenie odrody drahokamov korund, ktorá má zvyčajne modrú farbu.Avšak, pokiaľ ide o substráty, zafír označuje umelo pestovaný, bezfarebný, vysoko čistý kryštál používaný v rôznych aplikáciách.Tu je niekoľko kľúčových bodov o zafírových substrátoch:
1. Kryštalická štruktúra: Zafír má šesťhrannú kryštálovú štruktúru, v ktorej sú opakovane usporiadané atómy hliníka a atómy kyslíka.Patrí do trigonálneho kryštálového systému.
2. Vysoká tvrdosť: Zafír je jedným z najtvrdších známych materiálov s tvrdosťou podľa Mohsa 9. Vďaka tomu je vysoko odolný proti poškriabaniu a oderu, čo prispieva k jeho odolnosti a dlhej životnosti pri aplikácii.
3. Priepustnosť svetla: Sapphire má vynikajúcu priepustnosť svetla, najmä vo viditeľnej a blízkej infračervenej oblasti.Dokáže prenášať svetlo od približne 180 nm do 5500 nm, vďaka čomu je vhodný pre širokú škálu optických a optoelektronických aplikácií.
4. Tepelné a mechanické vlastnosti: Zafír má dobré tepelné a mechanické vlastnosti, vysoký bod topenia, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti a vynikajúcu tepelnú vodivosť.Odoláva vysokým teplotám, mechanickému namáhaniu a tepelným cyklom, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie s vysokými teplotami a vysokým výkonom.
5. Chemická stabilita: Zafír má vysokú chemickú stabilitu a odoláva väčšine kyselín, zásad a organických rozpúšťadiel.Táto vlastnosť zabezpečuje jeho odolnosť a spoľahlivosť v rôznych drsných prostrediach.
6. Elektrické izolačné vlastnosti: Zafír je vynikajúci elektrický izolant, ktorý je výhodný pre aplikácie vyžadujúce elektrickú izoláciu alebo izoláciu.
7. Aplikácia: Zafírové substráty sú široko používané v optoelektronike, polovodičoch, diódach vyžarujúcich svetlo, laserových diódach, optických oknách, kryštáloch hodiniek a vo vedeckom výskume.
Zafírové substráty sú vysoko cenené pre svoju kombináciu optických, mechanických, tepelných a chemických vlastností.Jeho vynikajúce materiálové vlastnosti ho predurčujú pre náročné aplikácie vyžadujúce vysokú životnosť, vysokú optickú čistotu, elektrickú izoláciu a odolnosť voči vplyvom prostredia.
