Il materiale di substrato a cristallo singolo si riferisce a un singolo wafer a cristallo per la crescita epitassica di un film sottile di cristallo.E il termine "epitaxia" si riferisce ad un'altra crescita direzionale di un altro singolo cristallo sulla superficie di un singolo cristallo in determinate condizioni.Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia, in particolare l'ascesa e lo sviluppo dell'industria optoelettronica,le prestazioni e la qualità delle pellicole sottili sono diventate sempre più esigentiI materiali di substrato originali sono lontani da soddisfare i requisiti, quindi vengono utilizzati come substrati vari materiali monocristallini.e il campo di ricerca si sta costantemente espandendoI materiali al silicio monocristallino sono i materiali di substrato preferiti per molti film sottili a causa della loro compatibilità con dispositivi microelettronici.Alcune delle stesse pellicole sottili coltivate su diversi substrati possono ottenere le migliori prestazioni o i benefici più economici.Ad esempio, i substrati a film sottile di GaN includono SiC, Al2O3, ZnO, Si e LiAiO2I materiali monocristallini costituiscono la base dell'industria optoelettronica.

Come materiale di substrato, il singolo cristallo presenta le seguenti caratteristiche di base: proprietà fisiche e chimiche stabili, facile accesso a singoli cristalli di grandi dimensioni, elevata conduttività termica,piccolo coefficiente di espansione termica, buona resistenza al calore e buona lavorabilità.

Tipi di substrati monocristallini

• SiNx

  Le pellicole sottili SiNx presentano elevata durezza, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature, buona conduttività termica e isolamento e eccellenti prestazioni fotoelettriche.Le pellicole sottili SiNx sono state ampiamente utilizzate nei settori della microelettronica e dei sistemi micro-meccanici..

• GaAs

  L'arsenuro di gallio (GaAs) è un materiale semiconduttore composto III-V che può operare a temperature più elevate e a maggiori tensioni direzionali.È il materiale preferito per la fabbricazione di dispositivi ad alta potenzaLa sua mobilità elettronica è 6 volte superiore a quella del Si e la sua frequenza di funzionamento è elevata.

• Al2O3

  L'Al0.32- Si '.0.78N/GaN film sottile monocristallino coltivato da crescita epitaxiale su uno zaffiro (principalmente Al2O3) il substrato che utilizza la tecnologia di deposizione chimica a vapore organico metallico (MOCVD) è il materiale preferito per la preparazione di dispositivi ad alta temperatura, ad alta frequenza e ad alta potenza.Il sistema di materiali ha un grande potenziale di applicazione nel settore dei satelliti, radar, comunicazioni e altri campi.

• SrTiO3

  Titanato di stronzio (SrTiO)3) è un materiale ceramico funzionale elettronico ampiamente utilizzato, che presenta i vantaggi di una elevata costante dielettrica, di una bassa perdita dielettrica e di una buona stabilità termica.E' ampiamente usato nell'elettronica.Allo stesso tempo, come materiale funzionale, lo stronzio titanato ha un'eccellente attività fotocatalistica.e ha proprietà elettromagnetiche uniche e attività catalitica redoxIl titanato di stronzio è stato anche ampiamente utilizzato nella decomposizione fotocatalistica dell'acqua per produrre idrogeno, degradazione fotocatalistica di inquinanti organici e batterie fotochimiche.Inoltre, è spesso tagliato in una gemma sintetica di tipo smeraldo ed è un ottimo sostituto del diamante.

Applicazioni

• Materiali luminescenti: i diodi di emissione luminosa (LED) a semiconduttore producono luce bianca e, per le loro caratteristiche di risparmio energetico e rispettoso dell'ambiente,Sono diventate la nuova fonte di luce più preziosa di questo secolo.I materiali a substrato monocristallino svolgono un ruolo chiave nei LED.2O3Il punto di fusione del singolo cristallo di SiC è molto alto, circa 2700°C, quindi le sue proprietà chimiche sono relativamente stabili.che rende più difficile il controllo della produzioneFino al 1991, il tipo 6H-SiC ha iniziato a essere commercializzato, e la commercializzazione del 4H-SiC è iniziata a partire dal 1994.

• Materiali superconduttori: i materiali superconduttori sono generalmente preparati su un substrato monocristallino a superficie ultra-liscia.È caratterizzato da nessun danno superficiale o graffi e nessun danno sotto la superficieQuesta lavorazione di un solo substrato cristallino a superficie ultra liscia si sta gradualmente infiltrando in molti campi come la superconduttività, la magnetoresistenza gigante, le pellicole sottili ferroelettriche e simili.La struttura quasi cubica diLaAlO3a temperatura normale è un tipico substrato monocristallino con superficie super liscia con una costante reticolare di 0,379 nm.LaAlO3è spesso utilizzato come substrato per il materiale superconduttore ad alta temperatura YBCO.