La composizione dello zaffiro è ossido di alluminio (Al2O3), E la sua struttura in cristallo è una struttura reticolare esagonale. C-plane è il substrato di zaffiro più comunemente usato. Grazie alla sua ampia banda di penetrazione ottica, ha una buona trasmittanza della luce dal vicino ultravioletto al medio infrarosso, quindi è ampiamente utilizzato in componenti ottici, dispositivi a infrarossi, materiali per lenti laser ad alta intensità e materiali per maschere.
Al momento, la qualità del LED bianco e blu ad altissima luminosità dipende dalla qualità del materiale di GaN, E la qualità del GaN è strettamente legata alla qualità della lavorazione della superficie del substrato di zaffiro utilizzato.
Di recente, il mercato si è spostato da un cristallo zaffiro da 2 pollici a 4 pollici, 6 pollici e 8 pollici. Lo sviluppo rapido del mercato LED richiede la crescita di cristalli di zaffiro di grandi dimensioni, prestazioni di alta qualità e stabili, che pongono requisiti più elevati per la tecnologia di crescita dello zaffiro. In ogni caso, nel processo di crescita del cristallo singolo di zaffiro, ci sono spesso alcuni difetti che riflettono in modo significativo le prestazioni dello zaffiro, come crepe di cristallo, lussazioni, impurità e centri di colore, bolle d'aria, ecc.
Sotto ci concentriamo su due tipi di difetti di cristallo di zaffiro.
Durante il processo di crescita, la generazione di vari stress all'interno del cristallo causerà affaticamento. Quando lo sforzo è maggiore del limite elastico del cristallo stesso, il cristallo si crepa. Lo stress nel cristallo include principalmente i tre tipi:
(1) stress termico: lo stress termico è un tipo di stress interno a causa del riscaldamento irregolare del cristallo e della differenza di temperatura, con un'espansione o una contrazione incoerenti deformazione del cristallo, E restrizione reciproca tra le varie parti del cristallo. Fino a quando c' è un gradiente di temperatura all'interno del cristallo, ci sarà uno stress termico.
(2) stress chimico: a causa della distribuzione irregolare di vari componenti nel cristallo.
(3) stress meccanico: alimentato da vibrazioni meccaniche durante la crescita dei cristalli.
Durante la crescita del cristallo singolo di zaffiro, lo stress termico è la forma più importante di tutti gli stress. I motivi principali per un eccessivo stress termico nel cristallo includono i:
A. Il tasso di crescita è troppo veloce.
B. Il campo di temperatura è irragionevole e il gradiente di temperatura è troppo grande.
C. La velocità di raffreddamento è troppo veloce.
D. Crystal orientamento.
E. Crystal size.
Leggero stress
Stress medio
La lussazione è un difetto del reticolo con una struttura speciale. Il cristallo effettivo è soggetto alla azione dell'ambiente esterno o a vari stress interni durante la cristallizzazione, E la disposizione delle particelle all'interno del cristallo è deformata e non viene più ordinata in uno stato di reticolo ideale, con un difetto lineare nel cristallo chiamato una lussazione.
Le motivi delle lussazioni nei cristalli di zaffiro includono principalmente i tre aspetti:
A. Lussazioni primarie: se ci sono posizioni nel cristallo di semi selezionato, possono essere estese a nuovi cristalli attraverso la crescita. Le lussazioni nel cristallo del seme includono le lussazioni insite nel cristallo del seme, le lussazioni prodotte da uno stress eccessivo durante la lavorazione e le lussazioni prodotte da shock termico durante la semina.
B. Le lussazioni vengono prodotte durante la crescita dei cristalli. Le sue principali fonti sono:
(1) le sfumature di temperatura assiali e radiali del cristallo vicino all'interfaccia generano stress termico, entrambi i quali superano il valore critico.
(2) cambiamenti nelle costanti a reticolo causati dalla separazione dei componenti: a causa della presenza di atomee di impurità nel fuso, i cristalli si solidificano in sequenza durante il processo di solidificazione, con il risultato di differenze nella composizione e nella possibile formazione di lussazioni.
(3) i difetti del punto (offerte e interstiiali) creano una concentrazione di stress locale.
(4)L'influenza della vibrazione meccanica fa sgonfiare o piegare il cristallo e si verifica una differenza di fase tra i blocchi di cristallo attillati, formando così le posizioni.
La concentrazione di Stress è incline a si verifica in prossimità di interfacce come gemelli e confini del grano all'interno del cristallo e vicino a micro-crepe. Se lo stress supera lo stress slip, quando il cristallo scivola in questa area, le posizioni si verificeranno in questa area.
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