តើ​មាន​ភាព​ខុស​គ្នា​ក្នុង​ការ​ប្រើ​ត្បូង​កណ្តៀង​ដែល​មាន​ទិស​គ្រីស្តាល់​ខុស​គ្នា​ដែរ​ឬ​ទេ?

ត្បូងកណ្តៀងគឺជាគ្រីស្តាល់តែមួយនៃអាលុយមីញ៉ូ ដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រព័ន្ធគ្រីស្តាល់ត្រីភាគី រចនាសម្ព័ន្ធឆកោន រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់របស់វាត្រូវបានផ្សំឡើងដោយអាតូមអុកស៊ីហ្សែនចំនួនបី និងអាតូមអាលុយមីញ៉ូមពីរនៅក្នុងប្រភេទចំណង covalent ដែលត្រូវបានរៀបចំយ៉ាងជិតស្និទ្ធជាមួយនឹងខ្សែសង្វាក់ទំនាក់ទំនងដ៏រឹងមាំ និងថាមពលបន្ទះឈើ។ ផ្ទៃខាងក្នុងគ្រីស្តាល់ស្ទើរតែគ្មានភាពកខ្វក់ឬពិការភាពដូច្នេះវាមានអ៊ីសូឡង់អគ្គិសនីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ តម្លាភាព ចរន្តកំដៅល្អ និងលក្ខណៈរឹងខ្ពស់។ ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជាបង្អួចអុបទិក និងសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមដែលដំណើរការខ្ពស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលនៃត្បូងកណ្តៀងគឺស្មុគស្មាញហើយមាន anisotropy ហើយឥទ្ធិពលលើលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តដែលត្រូវគ្នាក៏មានភាពខុសគ្នាខ្លាំងផងដែរសម្រាប់ដំណើរការនិងការប្រើប្រាស់ទិសដៅគ្រីស្តាល់ខុសៗគ្នាដូច្នេះការប្រើប្រាស់ក៏ខុសគ្នាដែរ។ ជាទូទៅ ស្រទាប់ខាងក្រោមត្បូងកណ្តៀងមាននៅក្នុងទិសដៅយន្តហោះ C, R, A និង M។

ការអនុវត្តនៃC-plane sapphire wafer

Gallium nitride (GaN) ជាប្រភេទ semiconductor ជំនាន់ទី 3 ធំទូលាយ មានគម្លាតខ្សែផ្ទាល់ធំទូលាយ ចំណងអាតូមិកដ៏រឹងមាំ ចរន្តកំដៅខ្ពស់ ស្ថេរភាពគីមីល្អ (ស្ទើរតែមិនរលួយដោយអាស៊ីតណាមួយ) និងសមត្ថភាពប្រឆាំងនឹងការ irradiation ដ៏រឹងមាំ និងមានការរំពឹងទុកទូលំទូលាយនៅក្នុង កម្មវិធីអុបតូអេឡិចត្រូនិច ឧបករណ៍សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងថាមពល និងឧបករណ៍មីក្រូវ៉េវប្រេកង់ខ្ពស់។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែចំណុចរលាយខ្ពស់នៃ GaN វាពិបាកក្នុងការទទួលបានវត្ថុធាតុគ្រីស្តាល់តែមួយដែលមានទំហំធំ ដូច្នេះវិធីទូទៅគឺអនុវត្តការលូតលាស់របស់ heteroepitaxy នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមផ្សេងទៀត ដែលមានតម្រូវការខ្ពស់ជាងសម្រាប់សម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម។

ប្រៀបធៀបជាមួយស្រទាប់ខាងក្រោមត្បូងកណ្តៀងជាមួយនឹងមុខគ្រីស្តាល់ផ្សេងទៀត អត្រាមិនស៊ីគ្នានៃបន្ទះឈើរវាង C-plane (<0001> ការតំរង់ទិស) sapphire wafer និងខ្សែភាពយន្តដែលដាក់ក្នុងក្រុម Ⅲ-Ⅴ និង Ⅱ-Ⅵ (ដូចជា GaN) មានទំហំតូច ហើយបន្ទះឈើមិនស៊ីគ្នាថេរ អត្រារវាងពីរនិងខ្សែភាពយន្ត AlNដែលអាចប្រើជាស្រទាប់សតិបណ្ដោះអាសន្នគឺតូចជាង ហើយវាបំពេញតាមតម្រូវការនៃភាពធន់ទ្រាំនឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នៅក្នុងដំណើរការគ្រីស្តាល់ GaN ។ ដូច្នេះវាគឺជាសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមទូទៅសម្រាប់ការលូតលាស់របស់ GaN ដែលអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីធ្វើអំពូល LED ពណ៌ស/ខៀវ/បៃតង, ឌីយ៉ូតឡាស៊ែរ, ឧបករណ៍ចាប់អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ និងផ្សេងៗទៀត។

គួរកត់សម្គាល់ថាខ្សែភាពយន្ត GaN ដែលដាំដុះនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមត្បូងកណ្តៀង C លូតលាស់តាមអ័ក្សប៉ូលរបស់វា ពោលគឺទិសដៅនៃអ័ក្ស C ដែលមិនត្រឹមតែដំណើរការលូតលាស់ពេញវ័យ និងដំណើរការ epitaxy ប៉ុណ្ណោះ ការចំណាយទាប រាងកាយមានស្ថេរភាព។ និងលក្ខណៈសម្បត្តិគីមី ប៉ុន្តែក៏មានដំណើរការល្អប្រសើរផងដែរ។ អាតូមនៃត្បូងកណ្តៀងតម្រង់ទិស C ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់នៅក្នុងការរៀបចំ O-al-al-o-al-O ខណៈពេលដែលគ្រីស្តាល់ត្បូងកណ្តៀងតម្រង់ទិស M និង A-oriented ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់នៅក្នុង al-O-al-O ។ ដោយសារតែ Al-Al មានថាមពលនៃការផ្សារភ្ជាប់ទាប និងការផ្សារភ្ជាប់ខ្សោយជាង Al-O បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងគ្រីស្តាល់ត្បូងកណ្តៀង M-oriented និង A-oriented នោះការកែច្នៃ C-sapphire គឺសំខាន់ដើម្បីបើកគ្រាប់ចុច Al-Al ដែលងាយស្រួលដំណើរការ។ ហើយអាចទទួលបានគុណភាពផ្ទៃខ្ពស់ជាង ហើយបន្ទាប់មកទទួលបានគុណភាព Galium nitride epitaxial កាន់តែប្រសើរ ដែលអាចធ្វើអោយគុណភាពនៃពន្លឺ LED ពណ៌ស/ខៀវ មានភាពភ្លឺខ្លាំងបំផុត។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ខ្សែភាពយន្តដែលដុះតាមអ័ក្ស C មានឥទ្ធិពលប៉ូលឡាសៀសដោយឯកឯង និង piezoelectric ដែលបណ្តាលឱ្យមានវាលអគ្គិសនីខាងក្នុងដ៏រឹងមាំនៅខាងក្នុងខ្សែភាពយន្ត (ស្រទាប់សកម្ម quantum Wells) ដែលកាត់បន្ថយប្រសិទ្ធភាពពន្លឺនៃខ្សែភាពយន្ត GaN យ៉ាងខ្លាំង។

A-plane sapphire waferកម្មវិធី

ដោយសារតែដំណើរការដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់វា ជាពិសេសការបញ្ជូនដ៏ល្អឥតខ្ចោះ គ្រីស្តាល់ត្បូងកណ្តៀងអាចបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការជ្រៀតចូលអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ ហើយក្លាយជាសម្ភារៈបង្អួចពាក់កណ្តាលអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដ៏ល្អ ដែលត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងឧបករណ៍ photoelectric យោធា។ កន្លែងដែលត្បូងកណ្តៀងគឺជាប្លង់ប៉ូល (យន្តហោះ C) ក្នុងទិសដៅធម្មតានៃមុខ គឺជាផ្ទៃដែលមិនមានប៉ូល ជាទូទៅ គុណភាពនៃគ្រីស្តាល់ត្បូងកណ្តៀង A-oriented គឺប្រសើរជាងគ្រីស្តាល់ C-oriented ដោយមានការផ្លាស់ទីលំនៅតិចជាង រចនាសម្ព័ន្ធ Mosaic តិច និងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ពេញលេញជាង ដូច្នេះហើយវាមានដំណើរការបញ្ជូនពន្លឺកាន់តែប្រសើរ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ដោយសារទម្រង់នៃការភ្ជាប់អាតូមិក Al-O-Al-O នៅលើយន្តហោះ a ភាពរឹង និងធន់នឹងការពាក់របស់ត្បូងកណ្តៀង A-oriented គឺខ្ពស់ជាង Sapphire តម្រង់ទិស C យ៉ាងខ្លាំង។ ដូច្នេះបន្ទះសៀគ្វី A-directional ភាគច្រើនត្រូវបានគេប្រើជាសម្ភារៈបង្អួច។ លើសពីនេះ ត្បូងកណ្តៀងក៏មានឯកសណ្ឋាន dielectric ថេរ និងលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីសូឡង់ខ្ពស់ ដូច្នេះវាអាចត្រូវបានអនុវត្តចំពោះបច្ចេកវិទ្យាមីក្រូអេឡិចត្រូនិចកូនកាត់ ប៉ុន្តែក៏សម្រាប់ការលូតលាស់នៃ conductors ដ៏អស្ចារ្យផងដែរ ដូចជាការប្រើប្រាស់ TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 កំណើន នៃខ្សែភាពយន្ត superconducting epitaxial ខុសគ្នានៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមសមាសធាតុត្បូងកណ្តៀងអុកស៊ីត (CeO2) ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែថាមពលចំណងដ៏ធំរបស់ Al-O វាកាន់តែពិបាកក្នុងការដំណើរការ។

ការអនុវត្តR/M ស្លាបព្រិលត្បូងកណ្តៀង

R-plane គឺជាផ្ទៃមិនរាងប៉ូលនៃត្បូងកណ្តៀង ដូច្នេះការផ្លាស់ប្តូរទីតាំង R-plane នៅក្នុងឧបករណ៍ត្បូងកណ្តៀងផ្តល់ឱ្យវានូវលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច កំដៅ អគ្គិសនី និងអុបទិកខុសៗគ្នា។ ជាទូទៅ R-surface sapphire substrate ត្រូវបានគេពេញចិត្តសម្រាប់ការទម្លាក់ heteroepitaxial នៃ silicon ជាចម្បងសម្រាប់ semiconductor, microwave និង microelectronics integrated circuit applications, in production of lead, superconducting components, the high resistance resistors, gallium arsenide ក៏អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ R- ប្រភេទនៃការរីកលូតលាស់នៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ជាមួយនឹងភាពពេញនិយមនៃទូរស័ព្ទឆ្លាតវៃ និងប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រថេប្លេត ស្រទាប់ខាងក្រោមត្បូងកណ្តៀង R-face បានជំនួសឧបករណ៍ SAW ដែលមានស្រាប់ដែលប្រើសម្រាប់ទូរសព្ទឆ្លាត និងកុំព្យូទ័រថេប្លេត ដោយផ្តល់នូវស្រទាប់ខាងក្រោមសម្រាប់ឧបករណ៍ដែលអាចកែលម្អដំណើរការ។

ប្រសិនបើមានការបំពាន សូមទាក់ទងលុប