A composição da Safira é Óxido de Alumínio (Al 2O 3), e sua estrutura cristalina é uma estrutura de rede hexaédrica. O plano C é o substrato de safira mais comumente usado. Devido à sua ampla faixa de penetração óptica, possui boa transmitância de luz do ultravioleta próximo ao infravermelho médio, por isso é amplamente utilizado em componentes ópticos, dispositivos infravermelhos, materiais de lentes de laser de alta intensidade e materiais de máscara.
Atualmente, a qualidade do LED branco e azul de brilho ultra-alto depende da qualidade do material do GaN, e a qualidade do GaN está intimamente relacionada à qualidade de processamento da superfície do substrato de safira usado.
Recentemente, o mercado mudou de cristal único de safira de 2 polegadas para 4, 6 e 8 polegadas. O rápido desenvolvimento do mercado de LED requer o crescimento de cristais de safira de grande tamanho, alta qualidade e desempenho estável, o que impõe requisitos mais elevados para a tecnologia de crescimento de safira. No entanto, no processo de crescimento do cristal único de safira, muitas vezes existem alguns defeitos que afetam significativamente o desempenho da safira, como rachaduras no cristal, deslocamentos, impurezas e centros de cor, bolhas de ar, etc.
Abaixo nos concentramos em dois tipos de defeitos no cristal de safira.
Durante o processo de crescimento, a geração de diversas tensões dentro do cristal causará deformação. Quando a deformação for maior que o limite elástico do próprio cristal, o cristal irá rachar. A tensão no cristal inclui principalmente os três tipos a seguir:
(1) Estresse térmico: O estresse térmico é um tipo de estresse interno causado pelo aquecimento desigual do cristal e pela diferença de temperatura, resultando em expansão inconsistente ou deformação por contração do cristal e restrição mútua entre as várias partes do cristal. Portanto, enquanto houver um gradiente de temperatura dentro do cristal, haverá estresse térmico.
(2) Estresse químico: causado pela distribuição desigual de vários componentes no cristal.
(3) Estresse mecânico: causado por vibração mecânica durante o crescimento do cristal.
Durante o crescimento do cristal único de safira, o estresse térmico é a forma mais importante de todo estresse. As principais razões para o estresse térmico excessivo no cristal incluem os seguintes aspectos:
um. A taxa de crescimento é muito rápida.
b. O campo de temperatura não é razoável e o gradiente de temperatura é muito grande.
c. A taxa de resfriamento é muito rápida.
d. Orientação cristalina.
e. Tamanho do cristal.
leve estresse
estresse médio
A luxação é um defeito de rede com uma estrutura especial. O cristal real é submetido à ação do ambiente externo ou a várias tensões internas durante a cristalização, e o arranjo das partículas dentro do cristal é deformado e não é mais ordenado em um estado de rede ideal, resultando em um defeito linear no cristal chamado deslocamento.
As causas das luxações nos cristais de safira incluem principalmente os três aspectos a seguir:
um. Luxações primárias: Se houver deslocações no cristal-semente selecionado, elas podem ser estendidas para novos cristais através do crescimento. As luxações no cristal semente incluem luxações inerentes ao cristal semente, luxações geradas por tensão excessiva durante o processamento e luxações geradas por choque térmico durante a sementeira.
b. Luxações são geradas durante o crescimento do cristal. Suas principais fontes são:
(1) Os gradientes de temperatura axial e radial do cristal próximo à interface geram estresse térmico, ambos excedendo o valor crítico.
(2) Mudanças nas constantes de rede causadas pela segregação de componentes: devido à presença de átomos de impureza no fundido, os cristais solidificarão sucessivamente durante o processo de solidificação, resultando em diferenças na composição e possível formação de deslocamentos.
(3) Defeitos pontuais (vagas e intersticiais) causam concentração local de tensões.
(4) A influência da vibração mecânica faz com que o cristal se desvie ou dobre, e ocorre uma diferença de fase entre os blocos de cristal adjacentes, formando assim deslocamentos.
A concentração de tensão tende a ocorrer nas proximidades de interfaces, como gêmeos e limites de grãos dentro do cristal e perto de microfissuras. Se a tensão exceder a tensão de deslizamento, quando o cristal deslizar nesta área, ocorrerão deslocamentos nesta área.
