Sapphire-ի բաղադրությունը ալյումինի օքսիդ է (Al 2O 3), իսկ բյուրեղային կառուցվածքը վեցանկյուն վանդակավոր կառուցվածք է։ C-plane-ը ամենից հաճախ օգտագործվող շափյուղայի հիմքն է: Իր լայն օպտիկական ներթափանցման գոտու շնորհիվ այն ունի լավ լույսի թափանցում ուլտրամանուշակագույնից մինչև միջին ինֆրակարմիր, ուստի այն լայնորեն օգտագործվում է օպտիկական բաղադրիչներում, ինֆրակարմիր սարքերում, բարձր ինտենսիվության լազերային ոսպնյակների նյութերում և դիմակային նյութերում:
Ներկայումս գերբարձր պայծառությամբ սպիտակ և կապույտ LED-ի որակը կախված է GaN-ի նյութի որակից, իսկ GaN-ի որակը սերտորեն կապված է օգտագործվող շափյուղայի ենթաշերտի մակերեսային մշակման որակի հետ:
Վերջերս շուկան 2 դյույմանոց շափյուղա մեկ բյուրեղից տեղափոխվել է 4 դյույմ, 6 դյույմ և 8 դյույմ: LED շուկայի արագ զարգացումը պահանջում է մեծ չափերի, բարձր որակի և կայուն կատարողականության շափյուղա բյուրեղների աճ, ինչը ավելի բարձր պահանջներ է առաջադրում շափյուղայի աճի տեխնոլոգիայի համար: Այնուամենայնիվ, շափյուղայի մեկ բյուրեղի աճի գործընթացում հաճախ կան որոշ թերություններ, որոնք զգալիորեն ազդում են շափյուղայի աշխատանքի վրա, ինչպիսիք են բյուրեղյա ճաքերը, տեղահանումները, կեղտերը և գունային կենտրոնները, օդային փուչիկները և այլն:
Ստորև մենք կենտրոնանում ենք շափյուղայի բյուրեղների երկու տեսակի թերությունների վրա:
Աճման գործընթացում բյուրեղի ներսում տարբեր սթրեսների առաջացումը լարվածություն կառաջացնի: Երբ լարվածությունը ավելի մեծ է, քան բյուրեղի առաձգական սահմանը, բյուրեղը կճաքի: Բյուրեղի լարվածությունը հիմնականում ներառում է հետևյալ երեք տեսակները.
Ջերմային սթրեսը. Այսպիսով, քանի դեռ բյուրեղի ներսում կա ջերմաստիճանի գրադիենտ, կլինի ջերմային սթրես:
(2) Քիմիական սթրես. առաջանում է բյուրեղում տարբեր բաղադրիչների անհավասար բաշխմամբ:
(3) Մեխանիկական սթրես. առաջացած մեխանիկական թրթռումից բյուրեղների աճի ժամանակ:
Շափյուղայի միաբյուրեղի աճի ժամանակ ջերմային սթրեսը բոլոր սթրեսների ամենակարևոր ձևն է: Բյուրեղի մեջ չափազանց ջերմային սթրեսի հիմնական պատճառները ներառում են հետևյալ ասպեկտները.
ա. Աճի տեմպը չափազանց արագ է։
բ. Ջերմաստիճանի դաշտը անհիմն է, իսկ ջերմաստիճանի գրադիենտը չափազանց մեծ է:
գ. Սառեցման արագությունը չափազանց արագ է:
դ. Բյուրեղային կողմնորոշում.
ե. Բյուրեղյա չափս.
թեթև սթրես
միջին սթրես
Դիսլոկացիան հատուկ կառուցվածքով վանդակաճաղի թերություն է: Փաստացի բյուրեղը բյուրեղացման ընթացքում ենթարկվում է արտաքին միջավայրի կամ տարբեր ներքին լարումների, և բյուրեղի ներսում մասնիկների դասավորությունը դեֆորմացվում է և այլևս չի դասվում իդեալական վանդակավոր վիճակի, ինչը հանգեցնում է բյուրեղի գծային թերության, որը կոչվում է տեղաշարժ:
Շափյուղայի բյուրեղների տեղահանման պատճառները հիմնականում ներառում են հետևյալ երեք ասպեկտները.
ա. Առաջնային տեղահանումներ. Եթե ընտրված սերմերի բյուրեղներում տեղահանումներ կան, դրանք աճի միջոցով կարող են ընդլայնվել և վերածվել նոր բյուրեղների: Սերմերի բյուրեղներում տեղահանումները ներառում են սերմերի բյուրեղին բնորոշ տեղահանումներ, վերամշակման ընթացքում ավելորդ սթրեսի հետևանքով առաջացած տեղահանումներ և սերմնացանի ժամանակ ջերմային ցնցումներից առաջացած տեղահանումներ:
բ. Դիսլոկացիաները առաջանում են բյուրեղների աճի ժամանակ: Նրա հիմնական աղբյուրներն են.
(1) Միջերեսի մոտ գտնվող բյուրեղի առանցքային և շառավղային ջերմաստիճանի գրադիենտները առաջացնում են ջերմային սթրես, որոնք երկուսն էլ գերազանցում են կրիտիկական արժեքը:
(2) Ցանցային հաստատունների փոփոխությունները, որոնք պայմանավորված են բաղադրիչների տարանջատմամբ. հալոցքում կեղտաջրերի ատոմների առկայության պատճառով բյուրեղները հաջորդաբար կպնդանան կարծրացման գործընթացում, ինչը հանգեցնում է կազմի տարբերությունների և հնարավոր տեղահանումների ձևավորմանը:
(3) Կետային թերությունները (թափուր աշխատատեղեր և միջաստղեր) առաջացնում են սթրեսի տեղային կենտրոնացում:
(4) Մեխանիկական թրթռումների ազդեցությունը հանգեցնում է բյուրեղի շեղմանը կամ թեքմանը, և փուլային տարբերություն է առաջանում հարակից բյուրեղային բլոկների միջև, դրանով իսկ ձևավորելով տեղահանումներ:
Սթրեսի կոնցենտրացիան հակված է առաջանալու միջերեսների մոտակայքում, ինչպիսիք են երկվորյակները և հատիկների սահմանները բյուրեղի ներսում և միկրոճաքերի մոտ: Եթե լարվածությունը գերազանցում է սայթաքման լարվածությունը, երբ բյուրեղը սահում է այս հատվածում, ապա տեղահանումներ տեղի կունենան այս հատվածում:
