단결정 기판은 반도체 제조, 광전자 및 재료 과학을 포함한 다양한 분야에서 중추적인 역할을 합니다. 이러한 기판은 연속적이고 끊어지지 않는 격자 구조로 구성되어 있어 고순도, 뛰어난 구조적 무결성 및 정밀한 전자적 특성이 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 이 기사에서는 오늘날 사용 가능한 몇 가지 주요 유형의 단결정 기판을 살펴보며 특히 SGGG, LaAlO3 및 GGG에 초점을 맞춥니다.

단결정 기판 이해

단결정 기판은 재료 전체에 걸쳐 원자가 균일하게 배열되어 있는 것이 특징입니다. 이 고유한 특성은 다결정 또는 비정질 재료에 비해 향상된 전기적, 열적 및 광학적 특성을 제공합니다. 이러한 기판을 생산하는 데 사용되는 성장 기술에는 초크랄스키, 브리지먼 및 분자 빔 에피택시와 같은 방법이 포함되어 결함과 불순물을 최소화합니다.

주요 유형 단결정 기판

스트론튬 갈레이트(SGGG)

구성: SGGG는 스트론튬갈륨산화물이며 일반적으로 SrGa2O4로 표현된다.
특성: 우수한 광학 투명도를 나타내며 낮은 열 팽창 계수로 알려져 있습니다. SGGG 기판은 안정적인 격자 구조로 인해 다양한 증착 기술과도 호환됩니다.
응용 분야: 광자 소자 제조에 널리 사용되는 SGGG는 레이저 응용 분야 및 디스플레이에서 박막을 위한 우수한 기판 역할을 합니다. 고유한 특성으로 인해 자외선 범위의 센서 및 감지기에 적합합니다.

란탄알루미네이트(LaAlO3)

구성: LaAlO3는 화학식이 LaAlO3인 페로브스카이트 산화물입니다.
특성: 이 기판은 높은 유전율과 우수한 절연 특성으로 유명합니다. LaAlO3는 비교적 높은 녹는점을 가지고 있으며 다양한 온도 조건에서 안정성을 유지하여 다른 재료를 성장시키기 위한 견고한 플랫폼을 제공합니다.
응용 분야: LaAlO3는 주로 복합 산화물 및 고온 초전도체 생산에 사용됩니다. 전자 및 에너지 저장 분야의 응용 분야에 필수적인 페로브스카이트 필름의 에피택시얼 성장을 위한 기판 역할을 합니다.

갈륨 가넷(GGG)

구성: GGG는 가돌리늄 갈륨 가넷을 의미하며 Gd3Ga5O12로 표현된다.

특성: GGG 기판은 강력한 광학 특성, 낮은 복굴절률, 높은 열 안정성을 보입니다. 또한 입방 결정 구조를 가지고 있어 다양한 반도체 재료와 쉽게 통합할 수 있습니다.

응용 분야: GGG 기판은 레이저, 도파관, 광 분리기와 같은 자기 및 광학 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 다른 재료와의 호환성으로 인해 통합 광자 소자 개발에 없어서는 안 될 요소입니다.

석영(SiO₂)기판

개요: 석영 기판은 이산화규소로 만들어졌으며 광학적 투명성과 열 안정성으로 유명합니다. 높은 광학 투과율과 열 응력에 대한 저항성이 필요한 응용 분야에 사용됩니다.

형질:

결정 구조: 육각형 격자.
순도: 높은 순도는 광학 및 전자 응용 분야에서 최소한의 오염을 보장합니다.
방향: 단결정 석영은 일반적으로 (0001) 방향으로 사용됩니다.

응용 프로그램:

광학소자: 우수한 투과율로 인해 광학 렌즈, 프리즘, 창문에 사용됩니다.
표면 탄성파(SAW) 장치: RF 필터 및 센서에 사용됩니다.
압전소자: 발진기와 주파수 제어 장치에 사용됩니다.

리튬 니오베이트(LiNbO₃) 기판

개요: 리튬 니오베이트 기질은 비선형 광학적 특성으로 유명하여 광학 및 전자 응용 분야에서 귀중한 소재입니다.

형질:

결정 구조: 삼방격자.
순도: 높은 순도는 광학 응용 분야에서 손실을 최소화하는 데 중요합니다.
방향: 일반적인 방향으로는 (0001)과 (1010)이 있으며 각각 특정한 광학적 및 전자적 특성을 제공합니다.