Die häufigen Defekte des Saphir kristalls, die durch inneren Stress verursacht werden

Die Zusammensetzung von Saphir ist Aluminium oxid (Al₂O₃) Und seine Kristalls truktur ist eine hexaed rale Gitters truktur. C-Ebene ist das am häufigsten verwendete Saphir substrat. Aufgrund seines breiten optischen Penetration bandes hat es eine gute Licht durchlässigkeit von nahezu ultraviolettem bis mittlerem Infrarot, so dass es in optischen Komponenten, Infrarot geräten, weit verbreitet ist. hoc hinten sive Laser linsen materialien und Masken materialien.

Derzeit hängt die Qualität der weißen und blauen LED mit ultra hoher Helligkeit von der Material qualität von GaN ab, und die Qualität von GaN hängt eng mit der Oberflächen bearbeitungs qualität des verwendeten Saphir substrats zusammen.

Vor kurzem hat sich der Markt von 2-Zoll-Saphireinkristall auf 4-Zoll, 6-Zoll und 8-Zoll verlagert. Die rasante Entwicklung des LED-Marktes erfordert das Wachstum von Saphir kristallen von großer Größe, hoher Qualität und stabiler Leistung, was höhere Anforderungen an die Saphir wachstums technologie stellt. Im Wachstums prozess von Saphir-Einkristall gibt es jedoch häufig einige Mängel, die die Leistung von Saphir erheblich beeinträchtigen, wie z. B. Kristall risse, Versetzungen, Verunreinigungen und Farb zentren, Luftblasen, etc.

Im Folgenden konzentrieren wir uns auf zwei Arten von Saphir kristall defekten.

1. Kristall risse

Während des Wachstums prozesses verursacht die Erzeugung verschiedener Spannungen im Kristall eine Belastung. Wenn die Dehnung größer ist als die elastische Grenze des Kristalls selbst, reißt der Kristall. Die Spannung im Kristall umfasst haupt sächlich die folgenden drei Arten:

(1) Thermische Spannung: Thermische Spannung ist eine Art innere Spannung, die durch die ungleich mäßige Erwärmung des Kristalls und die Temperatur differenz verursacht wird, was zu einer inkonsistenten Ausdehnung oder Kontraktion verformung des Kristalls führt. und gegenseitige Zurückhaltung zwischen den verschiedenen Teilen des Kristalls. Solange es einen Temperatur gradienten innerhalb des Kristalls gibt, kommt es zu thermischer Belastung.

(2) Chemische Belastung: verursacht durch die ungleich mäßige Verteilung verschiedener Komponenten im Kristall.

(3) Mechanische Beans pru chung: verursacht durch mechanische Vibrationen während des Kristall wachstums.

Während des Wachstums von Saphir einkristall ist die thermische Belastung die wichtigste Form aller Belastungen. Die Hauptgründe für übermäßige thermische Belastung im Kristall umfassen die folgenden Aspekte:

A. Die Wachstums rate ist zu schnell.

B. Das Temperatur feld ist unvernünftig und der Temperatur gradient ist zu groß.

C. Die Abkühlrate ist zu schnell.

D. Kristall orientierung.

E. Kristall größe.

Leichte Belastung

Mittlerer Stress

2. Versetzung

Luxation ist ein Gitter defekt mit einer speziellen Struktur. Der tatsächliche Kristall wird während der Kristallisation der Einwirkung der äußeren Umgebung oder verschiedenen inneren Spannungen ausgesetzt. und die Anordnung der Partikel im Kristall wird deformiert und nicht mehr in einen idealen Gitter zustand geordnet, was zu einem linearen Defekt im Kristall führt, der als Versetzung bezeichnet wird.

Die Ursachen für Versetzungen in Saphir kristallen umfassen haupt sächlich die folgenden drei Aspekte:

A. Primäre Versetzungen: Wenn im ausgewählten Keim kristall Versetzungen vorhanden sind, können sie durch Wachstum zu neuen Kristallen erweitert werden. Zu den Versetzungen im Keim kristall gehören Versetzungen, die dem Keim kristall innewohnen, Versetzungen, die durch übermäßige Beans pru chung während der Verarbeitung erzeugt werden, und Versetzungen, die durch thermischen Schock während der Aussaat erzeugt werden.

B. Versetzungen werden während des Kristall wachstums erzeugt. Seine Hauptquellen sind:

(1) Die axialen und radialen Temperatur gradienten des Kristalls in der Nähe der Grenzfläche erzeugen thermische Spannungen, die beide den kritischen Wert überschreiten.

(2) Änderungen der Gitter konstanten, die durch die Segregation der Komponenten verursacht werden: Aufgrund des Vorhanden seins von Verunreinigung atomen in der Schmelze verfestigen sich die Kristalle während des Erstarrung prozesses nacheinander. was zu Unterschieden in der Zusammensetzung und möglicher Bildung von Versetzungen führt.

(3) Punkt fehler (Leerstände und Interstitials) verursachen lokale Stress konzentration.

(4)Der Einfluss mechanischer Vibrationen bewirkt, dass der Kristall abgelenkt oder verbiegt, und es tritt eine Phasen differenz zwischen benachbarten Kristall blöcken auf, wodurch Versetzungen gebildet werden.

Stress konzentration ist anfällig für die Nähe von Grenzflächen wie Zwillingen und Korngrenzen innerhalb des Kristalls und in der Nähe von Mikrorissen. Wenn die Spannung die Schlupf spannung übers ch reitet und der Kristall in diesem Bereich rutscht, treten in diesem Bereich Versetzungen auf.