Le matériel de substrat de monocristal se rapporte à une gaufrette de monocristal pour la croissance épitaxiale d'une couche mince en cristal. Et le terme « épitaxie » se rapporte à une autre croissance directionnelle d'un autre monocristal sur la surface d'un monocristal dans certaines conditions. Avec le développement continu de la science et technologie, particulièrement la hausse et le développement de l'industrie d'optoélectronique, la représentation et la qualité des couches minces sont devenues de plus en plus exigeantes. Les matériaux originaux de substrat sont loin de répondre aux exigences, ainsi de divers matériaux de monocristal sont employés comme substrats. Au bon moment, l'échelle de son industrie avait augmenté, et le champ de recherches augmente constamment. Les matériaux monocristallins de silicium sont les matériaux préférés de substrat pour beaucoup de couches minces dues à leur compatibilité avec les dispositifs microélectroniques. Certaines des mêmes couches minces développées sur de divers substrats peuvent obtenir la meilleure représentation ou l'indemnité la plus économique. Par exemple, les substrats de la couche mince de GaN incluent sic, Al2O3, ZnO, SI, et LiAiO2. Les matériaux monocristallins de substrat sont la base de l'industrie d'optoélectronique.

Comme matériel de substrat, le monocristal a les caractéristiques de base suivantes : propriétés physiques et chimiques stables, faciles d'accès aux monocristaux de grande taille, à la conduction thermique élevée, au petit coefficient de dilatation thermique, à la bonne résistance thermique, et à la bonne possibilité de traitement.

Types de substrats de monocristal

• SiNx

  Les couches minces de SiNx ont la dureté élevée, la résistance à la corrosion, la résistance à hautes températures, la bonne conduction thermique et isolation, et l'excellente représentation photoélectrique. Par conséquent, les couches minces de SiNx ont été très utilisées dans les domaines de la microélectronique et des systèmes micromécaniques.

• GaAs

  L'arséniure de gallium (GaAs) est un matériel de semi-conducteur de composé d'III-V qui peut fonctionner aux températures plus élevées et à de plus grandes tensions directionnelles. C'est le matériel préféré pour la fabrication des dispositifs de haute puissance. Sa mobilité des électrons est 6 fois cela du SI, et sa fréquence d'opération est haute. C'est un matériel idéal pour fabriquer les circuits intégrés ultra-rapides et les appareils électroniques ultra-rapides.

• Al2O3

  Al0,32GA0,78La couche mince monocristalline de N/GaN développée par la croissance épitaxiale sur un saphir (principalement Al2O3) le substrat utilisant la technologie organique de (MOCVD) de déposition en phase vapeur en métal est le matériel le plus préféré pour la préparation des dispositifs de puissance à hautes températures, à haute fréquence, et élevée. Le système matériel a le grand potentiel d'application dans le satellite, le radar, les communications et d'autres domaines.

• SrTiO3

  Titanate de strontium (SrTiO3) est un matériel en céramique fonctionnel électronique très utilisé, qui a les avantages de la constante diélectrique élevée, de la basse perte diélectrique, et de la bonne stabilité thermique. Et il est très utilisé dans les industries électroniques, mécaniques et en céramique. En même temps, comme matériel fonctionnel, le titanate de strontium a l'excellente activité photocatalytic, et a les propriétés électromagnétiques uniques et l'activité catalytique redox. Le titanate de strontium a également été très utilisé dans la décomposition photocatalytic de l'eau pour produire l'hydrogène, la dégradation photocatalytic des polluants organiques et les batteries photochimiques. En outre, il est souvent coupé en pierre gemme de type émeraude synthétique et est un substitut très bon de diamant.

Applications

• Matériaux luminescents : La lumière blanche de produit de (LEDs) de diodes électroluminescentes de semi-conducteur, et en raison de leurs caractéristiques économiseuses d'énergie et favorables à l'environnement, ils sont devenus la nouvelle source lumineuse la plus précieuse à ce siècle. Les matériaux monocristallins de substrat jouent une fonction clé dans la LED. Actuellement, les substrats utilisés généralement sont sic, Al2O3 et SI. Le point de fusion du monocristal sic est très haut, au sujet de 2700°C, ainsi ses propriétés chimiques sont relativement stables. Sic les matériaux de substrat sont disponibles dans le type 6H et le type 4H, qui rend le contrôle de production plus difficile. Jusqu'en 1991, le type 6H-SiC a commencé à être commercialisé, et la commercialisation de 4H-SiC commencé à partir de 1994. Sic le matériel de substrat a jeté les fondements pour la naissance de la LED en 1996.

• Matériaux supraconducteurs : Des matériaux supraconducteurs sont généralement préparés sur un substrat extérieur ultra-lisse de monocristal. La soi-disant surface ultra-lisse est une surface avec une rugosité de moins de 1 nanomètre. Elle est caractérisée par aucune dommages extérieurs ou éraflures et aucun dommages sous la surface. Ce traitement extérieur ultra-lisse de substrat de monocristal infiltre graduellement dans beaucoup de champs tels que la supraconductivité, magnétorésistance géante, les couches minces ferroélectriques et semblable. La structure quasi-cubique de LaAlO3 à la température normale est un substrat extérieur superbe-lisse typique de monocristal avec une constante de trellis de 0,379 nanomètres. LaAlO3 est employé souvent comme substrat pour le matériel supraconducteur à hautes températures YBCO.