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Sapphire Wafer 란?

Al2O3가 2300도 이상에서 단결정으로 성장된 결정체를 Sapphire라고 합니다.


Sapphire 특성

1. 저온 및 고온 안정성
   - 극저온에서 초고온까지 상변태없이 매우 안정적이다.

2. 우수한 기계적 성질 (Knoop 2000), 경도가 Mohs9 로써 다이아몬드 다음으로 높다.산과 알카리에 상당히 강함.

3. 뛰어난 광학특성
   -빛의 투과성이 가장 뛰어난 재료, Index of refraction : 1.769

4. 우수한 열전달 특성
   - 세라믹 재료중에서 금속과 맞먹는 열전도도를 가짐
  - 열전도도 : 20-25w/m/k
   - Dielectric constant : 7.5 to 13
   - Electrical resistance 10¹⁴ohm/cm at 500C

특 성 표

     Chemical Formula

Al2O3

     Crystal Class

Trigonal

     Molecular Weight

101.94

     Density ( g/cm8)(20도)

3.98

     Reflection Loss, % for two surface at 4um

12

     Dielectric Constant for 102-108Hz at 298
     Parallel
     Perpendicular


10.55
8.6

     Melting Temperature

2300

     Thermal Conductivity,W/(mk) at 300K
     Parallel
     Perpendicular


35.1
33.0

     Thermal Expansion,1/K at 293K
     Parallel
     Perpendicular


5.6X10-6
5.0X10-6

     Dielectric Constant at 1Mhz
     Parallel
     Perpendicular


11.5
9.4

     Bandgap,ev

9.9

     Solubility in water

None

     Knoop Hardness,kg/mm2

1370

     Young's Modulus,GPa

335

     Shear Modulus,GPa

148

     Bulk Modulus,GPa at 273 K

240

     Apparent Elastic Limit,MPa

275

     Poisson's Ratio

0.25



Orientation


1. Orientations


Sapphire 는 Hexagon/rhombohedral 구조로 많은 특성이 결정의 방향에 따라 결정이 된다. Epi growth 에 대해서는, 다른 결정 방향은 epi 물질과 일치하는 격자상수의 범위를 가져야 한다.


2. Substrates

C-plane sapphire 기판은 Blue LED 에 사용되는 GaN 과 같은 3-5족과 2-4족에 사용되어진다. 더욱이, C-plane 은 infrared detector 의 적용분유에 유용하다.

A-plane 기판은 일정한 유전율을 가지고, hybrid microelectronic application 에 사용되어지는 높은 절연성을 또한 가진다. High Tc superconductors 은 이 기판을 사용하여서 만들어질 수가 있다.

R-plane 기판은 microelectronic IC 에 사용을 위해서 실리콘의 Hetero-epitaxial 증착에 사용되어진다. Sapphire 는 높은 유전율 때문에 microwave IC 와 같은 hybrid 기판에 사용이 적당하다. 게다가, epitaxial 실리콘 과정에 필름을 바를 때, 빠른 속도의 IC 와 pressure transducers 이 만들어 질 수 있다. Thallium 성장시, 다른 superconducting components, high impedance resistors, and GaAs 이 적용될 수 있다.


3. Application
   - GaN, 3-5 족, 2-4족 Compounds
   - IR Detectors
   - High Tesuperconductors and High Frequency Dielectrics.
    High speed IC's and Pressure Transducers
    GaAs wafer carriers
    SOS (Silicon On Sapphire)
    Orientation : A-Plane(1120), C-Plane(0001), R-Plane(1012) 또는 Size up to 4" diameter.