La composition du saphir est de l’oxyde d’aluminium (Al 2O 3) et sa structure cristalline est une structure en réseau hexaédrique. Le plan C est le substrat saphir le plus couramment utilisé. En raison de sa large bande de pénétration optique, il a une bonne transmission de la lumière du proche ultraviolet à l'infrarouge moyen, il est donc largement utilisé dans les composants optiques, les dispositifs infrarouges, les matériaux de lentilles laser de haute intensité et les matériaux de masques.
À l'heure actuelle, la qualité des LED blanches et bleues à ultra haute luminosité dépend de la qualité du matériau du GaN, et la qualité du GaN est étroitement liée à la qualité du traitement de surface du substrat saphir utilisé.
Récemment, le marché est passé du monocristal saphir de 2 pouces à 4 pouces, 6 pouces et 8 pouces. Le développement rapide du marché des LED nécessite la croissance de glaces saphir de grande taille, de haute qualité et de performances stables, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de technologie de croissance du saphir. Cependant, dans le processus de croissance du monocristal de saphir, il existe souvent des défauts qui affectent considérablement les performances du saphir, tels que des fissures cristallines, des dislocations, des impuretés et des centres de couleur, des bulles d'air, etc.
Ci-dessous, nous nous concentrons sur deux types de défauts du verre saphir.
Au cours du processus de croissance, la génération de diverses contraintes à l’intérieur du cristal provoquera des contraintes. Lorsque la contrainte est supérieure à la limite élastique du cristal lui-même, celui-ci se fissure. Les contraintes dans le cristal comprennent principalement les trois types suivants :
(1) Contrainte thermique : la contrainte thermique est une sorte de contrainte interne causée par le chauffage inégal du cristal et la différence de température, entraînant une déformation incohérente par expansion ou contraction du cristal et une retenue mutuelle entre les différentes parties du cristal. Ainsi, tant qu’il y aura un gradient de température à l’intérieur du cristal, il y aura un stress thermique.
(2) Stress chimique : causé par la répartition inégale des différents composants dans le cristal.
(3) Contrainte mécanique : causée par les vibrations mécaniques lors de la croissance des cristaux.
Lors de la croissance du monocristal de saphir, le stress thermique est la forme la plus importante de tous les stress. Les principales raisons d’une contrainte thermique excessive dans le cristal comprennent les aspects suivants :
un. Le taux de croissance est trop rapide.
b. Le champ de température est déraisonnable et le gradient de température est trop important.
c. La vitesse de refroidissement est trop rapide.
d. Orientation cristalline.
e. Taille du cristal.
léger stress
stress moyen
La luxation est un défaut de réseau avec une structure particulière. Le cristal lui-même est soumis à l'action de l'environnement externe ou à diverses contraintes internes pendant la cristallisation, et la disposition des particules à l'intérieur du cristal est déformée et n'est plus ordonnée dans un état de réseau idéal, ce qui entraîne un défaut linéaire dans le cristal appelé dislocation.
Les causes des luxations dans les glaces saphir comprennent principalement les trois aspects suivants :
un. Dislocations primaires : s'il y a des dislocations dans le cristal germe sélectionné, elles peuvent être étendues en de nouveaux cristaux par croissance. Les dislocations dans le germe cristallin comprennent les dislocations inhérentes au germe cristallin, les dislocations générées par une contrainte excessive pendant le traitement et les dislocations générées par le choc thermique pendant l'ensemencement.
b. Des dislocations sont générées lors de la croissance des cristaux. Ses principales sources sont :
(1) Les gradients de température axiaux et radiaux du cristal près de l'interface génèrent des contraintes thermiques, qui dépassent toutes deux la valeur critique.
(2) Modifications des constantes de réseau provoquées par la ségrégation des composants : en raison de la présence d'atomes d'impuretés dans la masse fondue, les cristaux se solidifieront successivement au cours du processus de solidification, entraînant des différences de composition et une éventuelle formation de dislocations.
(3) Les défauts ponctuels (lacunes et interstitiels) provoquent une concentration locale des contraintes.
(4) L'influence des vibrations mécaniques provoque la déviation ou la courbure du cristal, et une différence de phase se produit entre les blocs de cristal adjacents, formant ainsi des dislocations.
La concentration de contraintes est susceptible de se produire à proximité d'interfaces telles que les macles et les joints de grains à l'intérieur du cristal et à proximité des microfissures. Si la contrainte dépasse la contrainte de glissement, lorsque le cristal glisse dans cette zone, des dislocations se produiront dans cette zone.
