サファイア・ウェーファー Al2O3 8インチ C 平面 A 平面 M 平面 KY ダブルスライド ポリッシュ SSP

1992年,日本のエンジニアのシュジ・ナカムラは,ガナノ酸の表軸層を準備するためにサファイア基質を成功裏に利用し,青いLEDの生産を達成することで,この分野に革命をもたらしました.この突破は青と緑のLEDの開発の急速な拡大につながりましたサファイアは,非常に高い硬さと高温で安定した物理的および化学的特性,そして優れた光学性能で知られています.徐々に青と緑のLEDの生産の主流の選択になりました.

サファイアウエフルはアニズトロピーを示し,C平面 <0001はサファイアにとって最も一般的に使用される結晶平面である.他の主要な結晶平面にはA平面 <11-20>,M平面 <1-100>,そしてR平面 <1-102>.
モリブデン・ディスルファイド (MoS2) の単結晶薄膜は,並べないサファイア基板で栽培することができる.不正なサファイア基板は,端面の結晶の方向性がC軸 <0001>からA軸 <11-20>またはM軸 <1-100>に向かって一定の角度でわずかに傾いている基板を指します.通常は0.5度から6度です
サファイアウエファーは,光学窓,キャリア,パネルとしても使用できます.サファイアの高い硬さと安定した物理的および化学的特性により,また,様々な機能的な製品,例えば,ピグリブルなどの生産にも使用されます.軸承,密着物,その他の部品.

性格

1サファイアウエファーの優れた光学特性により,光学部品のための理想的な材料です.サファイアウエファーは高い伝導性を持っています.特に紫外線から近赤外線 (150nm~5500nm)折りたたみ指数は約1である.76これらの特性により,高精度光学機器でサファイアが広く使用されています.

2電子特性の観点から言えば,サファイア・ウェーファーは広い帯域の材料 (約9.9 eV) で,高電圧および高周波の電子機器で非常にうまく機能します.高い保温度と低電圧損失によりサファイアは半導体装置の基板材料として一般的に使用され,特に高電子移動性トランジスタ (HEMT) やガリウムナイトリド (GaN) ベースのデバイスなどのアプリケーションで使用されます.

3サファイアウエフルはモース硬度9で,ダイヤモンドに次いで,耐磨性や摩擦性において優れた利点を持っています.高圧や衝撃に耐える.

4サファイア・ウェーファーはまた,高温環境でも安定した物理的および化学的性質を維持できるように,約25W/m·Kの非常に高い熱伝導性を持っています.溶融点2054°C,熱膨張係数が低い (8.4 x 10^-6/K),サファイア・ウエファーは高温アプリケーションで寸法安定性を維持することができます.

応用:

サファイア・ウェーバーは,透明性,硬さ,化学的安定性により知られる材料の一種で,様々な優れた特性をもたらします.電子製品の製造に使用されています以下は,主要な応用分野の一部です.

1オプティカル装置:
光学機器のレンズ,窓,偏振器などに使用される.
高級レーザー切削,溶接,マークする機械では,サファイアレンズはレーザー出力を保護し安定させ,機器の精度と安定性を向上させることができます.
2精密器具:
位置付け要素,ベアリング,ブッシングなどとして,精密器具に使用される.
時計製作では,サファイアウエファーは振動する芯,表蓋,ケースなどに用いられ,摩擦耐性,紫外線保護,美学性を向上させる.
3電子製品:
携帯電話のカメラ保護ガラス,パネル保護,指紋センサーなどに使用される.
製品の硬さ,透明性,耐磨性を向上させ,高級電子機器市場で広範な応用を見つけます.

サファイルの長い結晶方法への紹介

最初の合成宝石が1902年に炎融合法で得られたときから,人工のサファイア結晶の成長のための様々な技術が進化し続けています.発火融合方法など12以上の結晶生育方法が生まれたこの方法にはそれぞれ利点とデメリットがあり,様々な分野での応用が異なります.現在使用されている主要産業プロセスには,水温法が含まれます., Czochralski メソッド,エッジ定義フィルムフィード成長 (EFG) メソッド,垂直水平グラデント凍結 (VHGF) メソッド次の章では,サファイアの典型的な結晶生育方法について説明します..

1炎融合方法 (ヴァルヌイルプロセス)

ヴェルヌイール工法とも呼ばれ 炎融合法とも呼ばれ 著名なフランスの化学者 オグスト・ビクトル・ルイ・ヴェルヌイルの名で 名付けられています宝石を合成するための最初の商業的に実行可能な方法を発明した1902年に彼は"炎融合"の方法を発見し 今日も合成宝石の生産に 費用対効果の高い方法として使用されていますヴァルヌイールプロセスは,炎融合宝石材料のほとんどを供給します燃焼融合方法は,通常ルビーと青いサファイアを合成するために用いられるだけでなく,スピネル,合成コロンドム,合成スタールビー,合成の青いサファイア合成ストロンチウムチタナートなど,多くの宝石が市場に出回っています.

2キロポルス方法

キロポルス方法 (Ky方法としても知られる) は,1926年にキロポルスによって初めて結晶の成長のために提案されました.その後,かなりの期間,この方法は主に大型のハリド結晶の準備と研究に使用されましたこの方法は,前ソ連からムサトフによる改良により,単結石のサファイア,Czochralski 方法が不足している大きなサファイア結晶の生産のための効果的な方法の1つにするキロポロス方法を用いて栽培された結晶は高品質で低コストで,大規模産業生産に適しています.

現在,世界中のLEDに使用されるサファイア基地の約70%は,キロポルス方法またはその様々な改変版を使用して栽培されています.LED 製造におけるサファイア基板の重要性は,多くの研究論文でよく文書化されています中国では 石英結晶の生産が キーロプロス方法を使っています

この方法によって栽培される結晶は,通常梨状の外観を持ち,栽培された水槽の直径より直径が10-30mmに小くなる.キロポルス 方法 は 大径 の ザファイア 単結 晶 を 栽培 する 効果 的 で 成熟 し た 方法 で,大 サイズの ザファイア 晶 を 成功 的 に 生産 し て き まし た最近のニュースでは 12月22日クリスタル・シェング・クリスタル・ラボと子会社である クリスタル・リング・エレクトロニクスが共同で 最新の革新的成果を 開発しました.

3結晶成長方法 - チョクラルスキー方法

チョクラルスキー法 (Czochralski方法,Czochralski方法,CZ方法) は,溶けた溶液から水晶を採取する技術である.1916 年 に ポーランド の 化学 者 ヤン ・ チョクラルスキー が 発見 し た単結晶ゲルマニウムを栽培するために1950年に米国ベル研究所で開発されましたシリコンのような半導体単 Kristal を育てるために採用されていますこの方法により,無色サファイア,ルビン,イットリウムアルミニウムガーネット,ガドリニウムガリウムガーネットなどの重要な宝石の結晶を栽培することができます.,スピネルとスピネル

溶融から単結を培養するための最も重要な方法の一つである.大規模なアプリケーションで最も一般的に使用されるCzochralski方法は,インダクション加熱式チュービルのCzochralski方法です採掘対象の結晶によって異なる. イリジウム,モリブデン,プラチナ,グラファイト,高溶解点オキシドなどの材料を含む.実用的な応用イリジウム・グライジブルは,サファイアに最も少ない汚染を伴いますが,非常に高価で,コストが高くなります.ワルフスタンとモリブデン製のピグビルは安く,より多くの汚染を招く可能性があります..

Czochralski-CZ 方法の結晶生育プロセスは,原材料を溶融点まで熱して溶融を形成し,その後,溶融表面に接触するために単一の結晶種子を使用する.種子と溶融物との間の固体液体インターフェースの温度差が低冷却を引き起こす結果として,溶融は種子の表面に固まり始め,種子と同じ構造の単一の結晶が成長します.種 は ゆっくり と 制御 的 な 速度 で 引き上げ られ,回転 する液体と固体との接点で徐々に固まり,軸対称性のある単一結晶のブロックを形成する.

4EFG方法 - エッジ定義フィルムフィード成長

エッジ定義フィルムフィード成長 (EFG) 方法は 1960年代にイギリス出身のハロルド・ラベルとソ連出身のステパノフによって初めて独立して発明されました溶けた材料から直接結晶の空白を育てるような近網形状技術ですこの方法は,Czochralski方法の変形であり,伝統的な結晶成長技術に比べていくつかの利点があります.

EFGは,工業生産における人工結晶の広範な機械加工の必要性を克服し,材料の節約と生産コストの削減につながります.望ましい形状の結晶を直接成長させる大規模な形づくりの必要性をなくす.

EFG 方法の主要な利点は,材料の効率性です.

5HEM 方法 - 熱交換器 方法

1969年,F・シュミッドとD・ヴィエッチンキは,シュミッド・ヴィエッチンキ方法として知られる新しい結晶成長方法を発明し,1972年に熱交換器方法 (HEM) と改名した.HEM 方法は,大型栽培の最も成熟した技術の一つとして見られる高品質のサファイアで,水晶の成長方向は軸,m軸,r軸に沿ってあり,通常は軸方向を使用する.

原則: HEM 方法では,熱を取り除くために熱交換器を使用し,結晶成長領域内の垂直温度グラデーションを作成し,下部領域は上部領域よりも涼しくなります.このグラデントは,熱交換器内のガス流量 (典型的にはヘリウム) を調整し,溶融の段階的な固化を促進するために加熱力を変化させることで制御されます.結晶を形成する

HEMプロセスの顕著な特徴は,他の結晶成長方法とは異なり,固体液体インターフェースが溶融の表面の下に浸透することです.この浸水は,熱や機械的な障害を抑えるのに役立ちますこの均質な成長環境は,結晶の化学的均質性を向上させます.より高品質の結晶につながりますさらに,In-situ 焼却はHEM 固化サイクルの一部であるため,欠陥密度は他の方法と比較してしばしば低い.

様々な特殊な形状の材料を栽培する能力.しかし,欠陥レベルを減らすことは依然として課題です.その結果,EFGは非標準的な材料を栽培するためにより一般的に使用されます.近年の技術的進歩により,EFGは,金属有機化学蒸気堆積 (MOCVD) の上軸基板に使用される材料でも,ある程度応用が認められています.

よくある質問

Q: その通り電子機器 の 用途 に は ザファイア ワッフル を 使う こと の 利点 は 何 です か
A: その通りサファイアウエファーは高熱伝導性 電気隔熱性 化学的惰性 高温耐性など利点があります高功率電子機器で使用するのに適しているものLEDやRFコンポーネント

Q: その通りサファイア・ウェーファーは高温の用途に使えるのか?

A: その通りサファイア・ウェーファーは,高温の溶融点 (約2054°C),優れた熱伝導性,熱安定性により,高温用途に最適である.この 特性 に よっ て,サファイア ワッフル は 極端 な 熱 の 条件 に も 構造 的 な 完全 性 と 性能 を 保つ こと が でき ます.

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