স্যাফায়ারের সংমিশ্রণ হল অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (আল 2ও 3), এবং এর স্ফটিক কাঠামো একটি হেক্সাহেড্রাল জালির কাঠামো। সি-প্লেন হল সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত স্যাফায়ার সাবস্ট্রেট। এর প্রশস্ত অপটিক্যাল পেনিট্রেশন ব্যান্ডের কারণে, এটির কাছাকাছি-আল্ট্রাভায়োলেট থেকে মধ্য-ইনফ্রারেড পর্যন্ত ভাল আলো প্রেরণ করা হয়েছে, তাই এটি অপটিক্যাল উপাদান, ইনফ্রারেড ডিভাইস, উচ্চ-তীব্রতার লেজার লেন্স সামগ্রী এবং মুখোশ উপকরণগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
বর্তমানে, অতি-উচ্চ উজ্জ্বলতা সাদা এবং নীল LED-এর গুণমান নির্ভর করে GaN-এর উপাদানের গুণমানের উপর, এবং GaN-এর গুণমান ব্যবহার করা নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠ প্রক্রিয়াকরণের গুণমানের সঙ্গে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত।
সম্প্রতি, বাজারটি 2-ইঞ্চি স্যাফায়ার সিঙ্গেল ক্রিস্টাল থেকে 4-ইঞ্চি, 6-ইঞ্চি এবং 8-ইঞ্চিতে স্থানান্তরিত হয়েছে। এলইডি বাজারের দ্রুত বিকাশের জন্য বড় আকারের নীলকান্তমণি স্ফটিক বৃদ্ধির প্রয়োজন, উচ্চ মানের এবং স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা, যা নীলকান্তমণি বৃদ্ধি প্রযুক্তির জন্য উচ্চতর প্রয়োজনীয়তাকে এগিয়ে রাখে। যাইহোক, নীলকান্তমণি একক ক্রিস্টালের বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায়, প্রায়ই কিছু ত্রুটি থাকে যা নীলকান্তমণির কার্যক্ষমতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে, যেমন ক্রিস্টাল ফাটল, স্থানচ্যুতি, অমেধ্য এবং রঙের কেন্দ্র, বায়ু বুদবুদ ইত্যাদি।
নীচে আমরা দুটি ধরণের নীলকান্তমণি স্ফটিক ত্রুটিগুলির উপর ফোকাস করি।
বৃদ্ধির প্রক্রিয়া চলাকালীন, স্ফটিকের অভ্যন্তরে বিভিন্ন স্ট্রেসের প্রজন্ম স্ট্রেন সৃষ্টি করবে। যখন স্ট্রেনটি স্ফটিকের স্থিতিস্থাপক সীমার চেয়ে বেশি হয়, তখন স্ফটিকটি ফাটবে। স্ফটিক মধ্যে চাপ প্রধানত নিম্নলিখিত তিনটি ধরনের অন্তর্ভুক্ত:
(1) তাপীয় চাপ: তাপীয় চাপ হল স্ফটিকের অসম উত্তাপ এবং তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে সৃষ্ট এক ধরনের অভ্যন্তরীণ চাপ, যার ফলে স্ফটিকের অসামঞ্জস্যপূর্ণ প্রসারণ বা সংকোচন বিকৃতি এবং স্ফটিকের বিভিন্ন অংশের মধ্যে পারস্পরিক সংযম হয়। তাই যতক্ষণ না স্ফটিকের মধ্যে তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট থাকবে ততক্ষণ তাপীয় চাপ থাকবে।
(2) রাসায়নিক চাপ: স্ফটিকের বিভিন্ন উপাদানের অসম বন্টন দ্বারা সৃষ্ট।
(3) যান্ত্রিক চাপ: স্ফটিক বৃদ্ধির সময় যান্ত্রিক কম্পনের কারণে।
নীলকান্তমণি একক স্ফটিক বৃদ্ধির সময়, তাপীয় চাপ সব চাপের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ রূপ। স্ফটিকের অত্যধিক তাপীয় চাপের প্রধান কারণগুলির মধ্যে নিম্নলিখিত দিকগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:
ক বৃদ্ধির হার খুব দ্রুত।
খ. তাপমাত্রা ক্ষেত্র অযৌক্তিক এবং তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট খুব বড়।
গ. শীতল হওয়ার হার খুব দ্রুত।
d স্ফটিক অভিযোজন।
e স্ফটিক আকার।
সামান্য চাপ
মাঝারি চাপ
স্থানচ্যুতি একটি বিশেষ কাঠামোর সাথে একটি জালির ত্রুটি। প্রকৃত স্ফটিকটি স্ফটিককরণের সময় বাহ্যিক পরিবেশের ক্রিয়া বা বিভিন্ন অভ্যন্তরীণ চাপের শিকার হয় এবং স্ফটিকের অভ্যন্তরে কণাগুলির বিন্যাস বিকৃত হয়ে যায় এবং এটি আর একটি আদর্শ জালি অবস্থায় থাকে না, যার ফলে স্ফটিকের একটি রৈখিক ত্রুটি হয় যাকে স্থানচ্যুতি বলা হয়।
নীলা স্ফটিকের স্থানচ্যুতির কারণগুলির মধ্যে প্রধানত নিম্নলিখিত তিনটি দিক রয়েছে:
ক প্রাথমিক স্থানচ্যুতি: নির্বাচিত বীজ স্ফটিকের মধ্যে স্থানচ্যুতি থাকলে, সেগুলিকে বৃদ্ধির মাধ্যমে নতুন স্ফটিকগুলিতে প্রসারিত করা যেতে পারে। বীজ স্ফটিকের স্থানচ্যুতিগুলির মধ্যে রয়েছে বীজ স্ফটিকের অন্তর্নিহিত স্থানচ্যুতি, প্রক্রিয়াকরণের সময় অত্যধিক চাপের কারণে সৃষ্ট স্থানচ্যুতি এবং বীজ বপনের সময় তাপীয় শক দ্বারা সৃষ্ট স্থানচ্যুতি।
খ. স্ফটিক বৃদ্ধির সময় স্থানচ্যুতি তৈরি হয়। এর প্রধান উত্স হল:
(1) ইন্টারফেসের কাছাকাছি ক্রিস্টালের অক্ষীয় এবং রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট তাপীয় চাপ তৈরি করে, উভয়ই সমালোচনামূলক মান অতিক্রম করে।
(2) উপাদান পৃথকীকরণের কারণে সৃষ্ট জালির ধ্রুবকগুলির পরিবর্তন: গলে যাওয়া অপরিষ্কার পরমাণুর উপস্থিতির কারণে, দৃঢ়ীকরণ প্রক্রিয়া চলাকালীন ক্রিস্টালগুলি ক্রমাগতভাবে দৃঢ় হবে, যার ফলে গঠনের পার্থক্য এবং স্থানচ্যুতিগুলির সম্ভাব্য গঠন।
(3) পয়েন্টের ত্রুটি (খালি পদ এবং ইন্টারস্টিশিয়াল) স্থানীয় চাপের ঘনত্ব সৃষ্টি করে।
(4) যান্ত্রিক কম্পনের প্রভাবে স্ফটিককে বিচ্যুত বা বাঁকানো হয় এবং পার্শ্ববর্তী স্ফটিক ব্লকগুলির মধ্যে একটি পর্যায়ের পার্থক্য ঘটে, যার ফলে স্থানচ্যুতি ঘটে।
স্ট্রেস ঘনত্ব ক্রিস্টালের অভ্যন্তরে এবং মাইক্রো-ফাটলের কাছাকাছি যমজ এবং শস্যের সীমানার মতো ইন্টারফেসের আশেপাশে ঘটতে পারে। যদি স্ট্রেস স্লিপ স্ট্রেসকে ছাড়িয়ে যায়, যখন স্ফটিক এই এলাকায় স্লিপ করে, এই এলাকায় স্থানচ্যুতি ঘটবে।
