Το υλικό υποστρωμάτων ενιαίου κρυστάλλου αναφέρεται σε μια γκοφρέτα ενιαίου κρυστάλλου για την κρυσταλλική αύξηση μιας λεπτής ταινίας κρυστάλλου. Και ο όρος «επιταξία» αναφέρεται σε μια άλλη κατευθυντική αύξηση ενός άλλου ενιαίου κρυστάλλου στην επιφάνεια ενός ενιαίου κρυστάλλου υπό ορισμένες προϋποθέσεις. Με τη συνεχή ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, ειδικά η άνοδος και την ανάπτυξη της βιομηχανίας οπτικοηλεκτρονικής, η απόδοση και η ποιότητα των λεπτών ταινιών έχουν γίνει όλο και περισσότερο απαιτητικές. Τα αρχικά υλικά υποστρωμάτων είναι μακριά από την κάλυψη των απαιτήσεων, τόσο τα διάφορα υλικά ενιαίου κρυστάλλου χρησιμοποιούνται ως υποστρώματα. Τη σωστή στιγμή, η κλίμακα της βιομηχανίας της έχει επεκταθεί, και ο ερευνητικός τομέας επεκτείνεται συνεχώς. Τα Monocrystalline υλικά πυριτίου είναι τα προτιμημένα υλικά υποστρωμάτων για πολλές λεπτές ταινίες λόγω της συμβατότητάς τους με τις μικροηλεκτρονικές συσκευές. Μερικές από τις ίδιες λεπτές ταινίες που αυξάνονται στα διάφορα υποστρώματα μπορούν να λάβουν την καλύτερη απόδοση ή το πιό οικονομικό όφελος. Παραδείγματος χάριν, τα υποστρώματα λεπτών ταινιών GaN περιλαμβάνουν το SIC, Al2Ο3, ZnO, Si, και LiAiO2. Τα Monocrystalline υλικά υποστρωμάτων είναι η βάση της βιομηχανίας οπτικοηλεκτρονικής.

Σαν υλικό υποστρωμάτων, το ενιαίο κρύσταλλο έχει τα ακόλουθα βασικά χαρακτηριστικά: σταθερές φυσικές και χημικές ιδιότητες, εύκολη πρόσβαση στα μεγάλου μεγέθους ενιαία κρύσταλλα, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, μικρός συντελεστής θερμικής επέκτασης, καλή αντίσταση θερμότητας, και καλή δυνατότητα επεξεργασίας.

Τύποι υποστρωμάτων ενιαίου κρυστάλλου

• SiNx

  Οι λεπτές ταινίες SiNx έχουν την υψηλή σκληρότητα, την αντίσταση διάβρωσης, την υψηλής θερμοκρασίας αντίσταση, την καλή θερμική αγωγιμότητα και τη μόνωση, και την άριστη φωτοηλεκτρική απόδοση. Επομένως, οι λεπτές ταινίες SiNx έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς της μικροηλεκτρονικής και των μικρομηχανικών συστημάτων.

• GaAs

  Το αρσενίδιο γαλλίου το (GaAs) είναι ένα IIIV σύνθετο υλικό ημιαγωγών που μπορεί να λειτουργήσει στις υψηλότερες θερμοκρασίες και τις μεγαλύτερες κατευθυντικές τάσεις. Είναι το προτιμημένο υλικό για την κατασκευή των υψηλής ισχύος συσκευών. Η κινητικότητα ηλεκτρονίων της είναι 6 φορές αυτή του Si, και η λειτουργούσα συχνότητά της είναι υψηλή. Είναι ιδανικό υλικό για την κατασκευή μεγάλων κύκλωμα και των μεγάλων ηλεκτρονικών συσκευών.

• Al2Ο3

  Το Al0,32GA0,78N/GaN μονοκρυσταλλική λεπτή ταινία που αυξάνεται από την κρυσταλλική αύξηση σε έναν σάπφειρο (κυρίως Al2Ο3) το υπόστρωμα που χρησιμοποιεί την οργανική τεχνολογία του (MOCVD) απόθεσης χημικού ατμού μετάλλων είναι το προτιμημένο υλικό για την προετοιμασία υψηλής θερμοκρασίας, της υψηλής συχνότητας, και των συσκευών υψηλής δύναμης. Το υλικό σύστημα έχει τη μεγάλη δυνατότητα εφαρμογής στο δορυφόρο, το ραντάρ, τις επικοινωνίες και άλλους τομείς.

• SrTiO3

  Titanate στροντίου (SrTiO3) είναι ένα ευρέως χρησιμοποιημένο ηλεκτρονικό λειτουργικό κεραμικό υλικό, το οποίο έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς, της χαμηλής διηλεκτρικής απώλειας, και της καλής θερμικής σταθερότητας. Και χρησιμοποιείται ευρέως στις ηλεκτρονικές, μηχανικές και κεραμικές βιομηχανίες. Συγχρόνως, ως λειτουργικό υλικό, titanate στροντίου αναπτύσσει την άριστη photocatalytic δραστηριότητα, και αναπτύσσει τις μοναδικές ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες και την οξειδοαναγωγική καταλυτική δραστηριότητα. Titanate στροντίου επίσης έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη photocatalytic αποσύνθεση του νερού για να παραγάγει το υδρογόνο, photocatalytic υποβάθμιση των οργανικών ρύπων και των φωτοχημικών μπαταριών. Επιπλέον, κόβεται συχνά σε έναν συνθετικό πολύτιμο λίθο σμαραγδένιος-τύπων και είναι πολύ καλό υποκατάστατο διαμαντιών.

Εφαρμογές

• Luminescent υλικά: Άσπρο φως προϊόντων του (LEDs) διόδων ημιαγωγών εκπέμπον φως, και λόγω της εξοικονόμησης ενέργειας και των φιλικών προς το περιβάλλον χαρακτηριστικών τους, έχουν γίνει η πολυτιμότερη νέα πηγή φωτός σε αυτόν τον αιώνα. Τα Monocrystalline υλικά υποστρωμάτων διαδραματίζουν έναν βασικό ρόλο σε LEDs. Αυτή τη στιγμή, τα συνήθως χρησιμοποιημένα υποστρώματα είναι SIC, Al2Ο3 και Si. Το σημείο τήξης του ενιαίου κρυστάλλου SIC είναι πολύ υψηλό, για 2700°C, έτσι οι χημικές ιδιότητές της είναι σχετικά σταθερές. Τα υλικά υποστρωμάτων SIC είναι διαθέσιμα στον τύπο 6H και τον τύπο 4H, ο οποίος καθιστά τον έλεγχο παραγωγής δυσκολότερο. Μέχρι το 1991, ο τύπος 6H-SIC άρχισε να εμπορευματοποιείται, και η εμπορευματοποίηση του 4H-SIC άρχισε από το 1994. Το υλικό υποστρωμάτων SIC έθεσε τα θεμέλια για τη γέννηση των οδηγήσεων το 1996.

• Υπεραγωγικά υλικά: Τα υπεραγωγικά υλικά προετοιμάζονται γενικά σε ένα εξαιρετικά-ομαλό υπόστρωμα ενιαίου κρυστάλλου επιφάνειας. Η αποκαλούμενη εξαιρετικά-ομαλή επιφάνεια είναι μια επιφάνεια με μια τραχύτητα λιγότερο από 1 NM. Χαρακτηρίζεται από καμία ζημία ή γρατσουνιά επιφάνειας και καμία κάτω από την επιφάνεια ζημία. Αυτή η εξαιρετικά-ομαλή επεξεργασία υποστρωμάτων ενιαίου κρυστάλλου επιφάνειας διεισδύει βαθμιαία σε πολλούς τομείς όπως η υπεραγωγιμότητα, γιγαντιαίο magnetoresistance, οι σιδηροηλεκτρικοί λεπτές ταινίες και οι όμοιοι. Η σχεδόν-κυβική δομή LaAlO3 στην κανονική θερμοκρασία είναι ένα χαρακτηριστικό έξοχος-ομαλό υπόστρωμα ενιαίου κρυστάλλου επιφάνειας με ένα δικτυωτό πλέγμα σταθερό 0,379 NM. LaAlO3 χρησιμοποιείται συχνά ως υπόστρωμα για υψηλής θερμοκρασίας υπεραγωγικό υλικό YBCO.