क्या विभिन्न क्रिस्टल अभिविन्यासों के साथ नीलम वेफर्स के अनुप्रयोग में भी अंतर होता है?

नीलम एल्यूमिना का एक एकल क्रिस्टल है, जो त्रिपक्षीय क्रिस्टल प्रणाली और षट्कोणीय संरचना से संबंधित है। इसकी क्रिस्टल संरचना तीन ऑक्सीजन परमाणुओं और दो एल्युमिनियम परमाणुओं से बनी होती है, जो सहसंयोजक बंध प्रकार में बहुत निकट से व्यवस्थित होते हैं, जिसमें मजबूत बंधन श्रृंखला और जाली ऊर्जा होती है। इसके क्रिस्टल के आंतरिक भाग में लगभग कोई अशुद्धियाँ या दोष नहीं होते हैं, इसलिए इसमें उत्कृष्ट विद्युत रोधन, पारदर्शिता, अच्छी तापीय चालकता और उच्च कठोरता विशेषताएँ होती हैं। इसका व्यापक रूप से ऑप्टिकल विंडो और उच्च-प्रदर्शन सब्सट्रेट सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, नीलम की आणविक संरचना जटिल और विषम होती है, और विभिन्न क्रिस्टल दिशाओं के प्रसंस्करण और उपयोग के लिए संबंधित भौतिक गुणों पर प्रभाव भी बहुत भिन्न होता है, इसलिए उपयोग भी भिन्न होता है। सामान्यतः, नीलम सब्सट्रेट C, R, A और M समतल दिशाओं में उपलब्ध होते हैं।

का अनुप्रयोगसी-प्लेन नीलम वेफर

गैलियम नाइट्राइड (GaN) एक विस्तृत बैंडगैप वाली तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक के रूप में, व्यापक प्रत्यक्ष बैंडगैप, मज़बूत परमाण्विक बंधन, उच्च तापीय चालकता, अच्छी रासायनिक स्थिरता (लगभग किसी भी अम्ल द्वारा संक्षारित नहीं) और प्रबल विकिरण-रोधी क्षमता रखता है, और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, उच्च तापमान और विद्युत उपकरणों तथा उच्च आवृत्ति वाले माइक्रोवेव उपकरणों के अनुप्रयोग में इसकी व्यापक संभावनाएँ हैं। हालाँकि, GaN के उच्च गलनांक के कारण, बड़े आकार के एकल क्रिस्टल पदार्थ प्राप्त करना कठिन है, इसलिए सामान्य तरीका अन्य सब्सट्रेट पर हेटेरोएपिटेक्सी वृद्धि करना है, जिसके लिए सब्सट्रेट पदार्थों की उच्च आवश्यकताएँ होती हैं।

की तुलना मेंनीलम सब्सट्रेटअन्य क्रिस्टल चेहरों के साथ, सी-प्लेन (<0001> अभिविन्यास) नीलमणि वेफर और समूह Ⅲ-Ⅴ और Ⅱ-Ⅵ (जैसे GaN) में जमा फिल्मों के बीच जाली निरंतर बेमेल दर अपेक्षाकृत छोटी है, और दोनों के बीच जाली निरंतर बेमेल दर औरAlN फिल्मेंबफर परत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकने वाला यह पदार्थ और भी छोटा होता है, और GaN क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया में उच्च तापमान प्रतिरोध की आवश्यकताओं को पूरा करता है। इसलिए, यह GaN वृद्धि के लिए एक सामान्य सब्सट्रेट सामग्री है, जिसका उपयोग सफेद/नीले/हरे एलईडी, लेज़र डायोड, इन्फ्रारेड डिटेक्टर आदि बनाने के लिए किया जा सकता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि सी-प्लेन नीलमणि सब्सट्रेट पर उगाई गई GaN फिल्म अपने ध्रुवीय अक्ष के साथ बढ़ती है, अर्थात, सी-अक्ष की दिशा, जो न केवल परिपक्व विकास प्रक्रिया और एपिटेक्सी प्रक्रिया, अपेक्षाकृत कम लागत, स्थिर भौतिक और रासायनिक गुण है, बल्कि बेहतर प्रसंस्करण प्रदर्शन भी है। सी-उन्मुख नीलमणि वेफर के परमाणुओं को ओ-अल-अल-ओ-अल-ओ व्यवस्था में बंधे होते हैं, जबकि एम-उन्मुख और ए-उन्मुख नीलमणि क्रिस्टल अल-ओ-अल-ओ में बंधे होते हैं। क्योंकि एम-उन्मुख और ए-उन्मुख नीलमणि क्रिस्टल की तुलना में अल-अल में अल-ओ की तुलना में कम बंधन ऊर्जा और कमजोर बंधन होता है, सी-नीलम की प्रसंस्करण मुख्य रूप से अल-अल कुंजी को खोलने के लिए होती है, जो संसाधित करना आसान होता है, और उच्च सतह की गुणवत्ता प्राप्त कर सकता है, और फिर बेहतर गैलियम नाइट्राइड एपिटैक्सियल गुणवत्ता प्राप्त कर सकता है दूसरी ओर, सी-अक्ष के साथ विकसित फिल्मों में स्वतःस्फूर्त और पीजोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण प्रभाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप फिल्मों के अंदर एक मजबूत आंतरिक विद्युत क्षेत्र (सक्रिय परत क्वांटम वेल्स) उत्पन्न होता है, जो GaN फिल्मों की चमकदार दक्षता को बहुत कम कर देता है।

ए-प्लेन नीलम वेफरआवेदन

अपने उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन, विशेष रूप से उत्कृष्ट संप्रेषण के कारण, नीलम एकल क्रिस्टल अवरक्त प्रवेश प्रभाव को बढ़ा सकता है, और एक आदर्श मध्य-अवरक्त खिड़की सामग्री बन सकता है, जिसका व्यापक रूप से सैन्य फोटोइलेक्ट्रिक उपकरणों में उपयोग किया गया है। जहां ए नीलम चेहरे की सामान्य दिशा में एक ध्रुवीय विमान (सी प्लेन) है, एक गैर-ध्रुवीय सतह है। आम तौर पर, ए-उन्मुख नीलम क्रिस्टल की गुणवत्ता सी-उन्मुख क्रिस्टल की तुलना में बेहतर होती है, कम अव्यवस्था, कम मोज़ेक संरचना और अधिक पूर्ण क्रिस्टल संरचना के साथ, इसलिए इसमें बेहतर प्रकाश संचरण प्रदर्शन होता है। साथ ही, विमान ए पर Al-O-Al-O परमाणु बंधन मोड के कारण, ए-उन्मुख नीलम की कठोरता और पहनने का प्रतिरोध सी-उन्मुख नीलम की तुलना में काफी अधिक है। इसके अलावा, नीलम में एकसमान परावैद्युतांक और उच्च रोधन गुण भी होते हैं, इसलिए इसका उपयोग हाइब्रिड माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक में किया जा सकता है, साथ ही उत्कृष्ट चालकों के विकास के लिए भी, जैसे कि TlBaCaCuO (TbBaCaCuO), Tl-2212 का उपयोग, और सेरियम ऑक्साइड (CeO2) नीलम मिश्रित सब्सट्रेट पर विषमांगी एपिटैक्सियल अतिचालक फिल्मों का विकास। हालाँकि, Al-O की उच्च बंध ऊर्जा के कारण, इसे संसाधित करना अधिक कठिन है।

का अनुप्रयोगआर/एम प्लेन नीलम वेफर

आर-तल नीलम की अध्रुवीय सतह है, इसलिए नीलम उपकरण में आर-तल की स्थिति में परिवर्तन उसे विभिन्न यांत्रिक, तापीय, विद्युतीय और प्रकाशिक गुण प्रदान करता है। सामान्यतः, आर-सतह नीलम सब्सट्रेट को सिलिकॉन के हेटेरोएपिटैक्सियल निक्षेपण के लिए प्राथमिकता दी जाती है, मुख्यतः अर्धचालक, माइक्रोवेव और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक एकीकृत परिपथ अनुप्रयोगों के लिए, सीसा, अन्य अतिचालक घटकों, उच्च प्रतिरोध प्रतिरोधकों के उत्पादन में, गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग आर-प्रकार सब्सट्रेट वृद्धि के लिए भी किया जा सकता है। वर्तमान में, स्मार्ट फोन और टैबलेट कंप्यूटर प्रणालियों की लोकप्रियता के साथ, आर-सतह नीलम सब्सट्रेट ने स्मार्ट फोन और टैबलेट कंप्यूटरों के लिए उपयोग किए जाने वाले मौजूदा मिश्रित SAW उपकरणों की जगह ले ली है, और ऐसे उपकरणों के लिए एक सब्सट्रेट प्रदान किया है जो प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।

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