नीलम की संरचना एल्यूमिनियम ऑक्साइड (अल 2ओ 3) है, और इसकी क्रिस्टल संरचना एक हेक्साहेड्रल जाली संरचना है। सी-प्लेन सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला नीलमणि सब्सट्रेट है। इसके विस्तृत ऑप्टिकल प्रवेश बैंड के कारण, इसमें निकट-पराबैंगनी से मध्य-अवरक्त तक अच्छा प्रकाश संचरण होता है, इसलिए इसका व्यापक रूप से ऑप्टिकल घटकों, अवरक्त उपकरणों, उच्च तीव्रता वाले लेजर लेंस सामग्री और मास्क सामग्री में उपयोग किया जाता है।
वर्तमान में, अल्ट्रा-उच्च चमक वाली सफेद और नीली एलईडी की गुणवत्ता GaN की सामग्री की गुणवत्ता पर निर्भर करती है, और GaN की गुणवत्ता उपयोग किए गए नीलमणि सब्सट्रेट की सतह प्रसंस्करण गुणवत्ता से निकटता से संबंधित है।
हाल ही में, बाज़ार 2-इंच नीलमणि सिंगल क्रिस्टल से 4-इंच, 6-इंच और 8-इंच में स्थानांतरित हो गया है। एलईडी बाजार के तेजी से विकास के लिए बड़े आकार, उच्च गुणवत्ता और स्थिर प्रदर्शन के नीलमणि क्रिस्टल की वृद्धि की आवश्यकता होती है, जो नीलमणि विकास प्रौद्योगिकी के लिए उच्च आवश्यकताओं को आगे बढ़ाता है। हालाँकि, नीलमणि एकल क्रिस्टल की वृद्धि प्रक्रिया में, अक्सर कुछ दोष होते हैं जो नीलमणि के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं, जैसे कि क्रिस्टल दरारें, अव्यवस्था, अशुद्धियाँ और रंग केंद्र, हवा के बुलबुले, आदि।
नीचे हम दो प्रकार के नीलमणि क्रिस्टल दोषों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
विकास प्रक्रिया के दौरान, क्रिस्टल के अंदर विभिन्न तनावों की उत्पत्ति तनाव का कारण बनेगी। जब तनाव क्रिस्टल की लोचदार सीमा से अधिक हो जाता है, तो क्रिस्टल टूट जाएगा। क्रिस्टल में तनाव में मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन प्रकार शामिल हैं:
(1) थर्मल तनाव: थर्मल तनाव एक प्रकार का आंतरिक तनाव है जो क्रिस्टल के असमान ताप और तापमान के अंतर के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल का असंगत विस्तार या संकुचन विरूपण होता है, और क्रिस्टल के विभिन्न भागों के बीच आपसी संयम होता है। इसलिए जब तक क्रिस्टल के भीतर तापमान प्रवणता है, थर्मल तनाव रहेगा।
(2) रासायनिक तनाव: क्रिस्टल में विभिन्न घटकों के असमान वितरण के कारण होता है।
(3) यांत्रिक तनाव: क्रिस्टल वृद्धि के दौरान यांत्रिक कंपन के कारण।
नीलमणि एकल क्रिस्टल की वृद्धि के दौरान, थर्मल तनाव सभी तनाव का सबसे महत्वपूर्ण रूप है। क्रिस्टल में अत्यधिक तापीय तनाव के मुख्य कारणों में निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:
एक। विकास दर बहुत तेज़ है.
बी। तापमान क्षेत्र अनुचित है और तापमान प्रवणता बहुत बड़ी है।
सी। शीतलन दर बहुत तेज़ है.
डी। क्रिस्टल अभिविन्यास.
ई. क्रिस्टल आकार.
हल्का तनाव
मध्यम तनाव
अव्यवस्था एक विशेष संरचना वाला जाली दोष है। क्रिस्टलीकरण के दौरान वास्तविक क्रिस्टल बाहरी वातावरण या विभिन्न आंतरिक तनावों की कार्रवाई के अधीन होता है, और क्रिस्टल के अंदर कणों की व्यवस्था विकृत हो जाती है और अब एक आदर्श जाली स्थिति में व्यवस्थित नहीं होती है, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल में एक रैखिक दोष होता है जिसे अव्यवस्था कहा जाता है।
नीलमणि क्रिस्टल में अव्यवस्थाओं के कारणों में मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन पहलू शामिल हैं:
एक। प्राथमिक अव्यवस्थाएँ: यदि चयनित बीज क्रिस्टल में अव्यवस्थाएँ हैं, तो उन्हें विकास के माध्यम से नए क्रिस्टल में विस्तारित किया जा सकता है। बीज क्रिस्टल में अव्यवस्थाओं में बीज क्रिस्टल में निहित अव्यवस्थाएं, प्रसंस्करण के दौरान अत्यधिक तनाव से उत्पन्न अव्यवस्थाएं, और बीज बोने के दौरान थर्मल झटके से उत्पन्न अव्यवस्थाएं शामिल हैं।
बी। क्रिस्टल वृद्धि के दौरान अव्यवस्थाएं उत्पन्न होती हैं। इसके मुख्य स्रोत हैं:
(1) इंटरफ़ेस के पास क्रिस्टल के अक्षीय और रेडियल तापमान प्रवणता थर्मल तनाव उत्पन्न करते हैं, जो दोनों महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक होते हैं।
(2) घटक पृथक्करण के कारण जाली स्थिरांक में परिवर्तन: पिघल में अशुद्धता परमाणुओं की उपस्थिति के कारण, जमने की प्रक्रिया के दौरान क्रिस्टल क्रमिक रूप से जम जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप संरचना में अंतर होगा और अव्यवस्थाओं का संभावित गठन होगा।
(3) बिंदु दोष (रिक्तियाँ और अंतरालीय) स्थानीय तनाव एकाग्रता का कारण बनते हैं।
(4) यांत्रिक कंपन के प्रभाव से क्रिस्टल विक्षेपित या मुड़ जाता है, और आसन्न क्रिस्टल ब्लॉकों के बीच एक चरण अंतर होता है, जिससे अव्यवस्थाएं बनती हैं।
तनाव एकाग्रता क्रिस्टल के अंदर और सूक्ष्म दरारों के पास जुड़वाँ और अनाज सीमाओं जैसे इंटरफेस के आसपास होने की संभावना है। यदि तनाव स्लिप तनाव से अधिक हो जाता है, तो जब क्रिस्टल इस क्षेत्र में फिसलता है, तो इस क्षेत्र में अव्यवस्थाएं उत्पन्न होंगी।
