Das Substratmaterial des einzelnen Kristalles bezieht sich eine auf einzelne Kristallscheibe für Epitaxie eines Kristalldünnfilms. Und der Ausdruck „Epitaxie“ bezieht sich auf ein anderes Richtungswachstum eines anderen einzelnen Kristalles auf der Oberfläche eines einzelnen Kristalles unter bestimmten Bedingungen. Mit der ständigen Weiterentwicklung des Wissenschaft und Technik, besonders sind der Aufstieg und die Entwicklung der Optoelektronikindustrie, die Leistung und Qualität von Dünnfilmen in zunehmendem Maße fordernd geworden. Die ursprünglichen Substratmaterialien sind weit von das Erfüllen der Bedingungen, also werden verschiedene Materialien des einzelnen Kristalles als Substrate benutzt. Zum richtigen Zeitpunkt hat die Skala seiner Industrie erweitert, und das Forschungsfeld erweitert ständig. Monokristalline Silikonmaterialien sind die bevorzugten Substratmaterialien für viele Dünnfilme wegen ihrer Kompatibilität mit Mikroelektronischen Geräten. Einige der gleichen Dünnfilme, die auf verschiedenen Substraten gewachsen werden, können die beste Leistung oder den wirtschaftlichsten Nutzen erreichen. Zum Beispiel schließen Dünnfilmsubstrate GaN sic, Al ein2O3, ZnO, Si und LiAiO2. Monokristalline Substratmaterialien sind die Basis der Optoelektronikindustrie.

Als Substratmaterial hat der einzelne Kristall die folgenden grundlegenden Eigenschaften: stabile körperliche und chemische Eigenschaften, einfacher Zugang zu den großen einzelnen Kristallen, hohe Wärmeleitfähigkeit, kleiner Koeffizient der thermischen Expansion, gute Hitzebeständigkeit und gute Herstellbarkeit.

Arten von Substraten des einzelnen Kristalles

• SiNx

  Dünnfilme SiNx haben hohe Härte, Korrosionsbeständigkeit, Widerstand der hohen Temperatur, gute Wärmeleitfähigkeit und Isolierung und ausgezeichnete photoelektrische Leistung. Deshalb sind Dünnfilme SiNx auf den Gebieten von Mikroelektronik und von mikromechanischen Systemen weit verbreitet gewesen.

• GaAs

  Galliumarsenid (GaAs) ist ein III-V Verbindungshalbleitermaterial, das bei den höheren Temperaturen und bei den größeren Richtungsspannungen funktionieren kann. Es ist das bevorzugte Material für die Fertigung von starken Geräten. Seine Elektronenbeweglichkeit ist 6 mal die des Si, und seine Arbeitsfrequenz ist hoch. Es ist ein ideales Material für die Herstellung von Hochgeschwindigkeitsintegrierten schaltungen und von Hochgeschwindigkeitselektronischen geräten.

• Al2O3

  Das Al0,32GA0,78Dünnfilm N-/GaNeinzelkristalles gewachsen durch Epitaxie auf einem Saphir (hauptsächlich Al2O3) Substrat unter Verwendung Metallorganischer chemischer Bedampfen (MOCVD)-Technologie ist das bevorzugte Material für die Vorbereitung der hoher Temperatur, der Hochfrequenz und der Geräte der hohen Leistung. Das materielle System hat großes Anwendungspotential im Satelliten, im Radar, in den Kommunikationen und in anderer Felder.

• SrTiO3

  Strontiumtitanat (SrTiO3) ist ein weit verbreitetes elektronisches keramisches funktionellmaterial, das die Vorteile der hohen Dielektrizitätskonstante, des niedrigen dielektrischen Verlustes und der guten Wärmebeständigkeit hat. Und es ist in den elektronischen, mechanischen und keramischen Industrien weit verbreitet. Gleichzeitig als Funktionsmaterial, hat Strontiumtitanat ausgezeichnete photocatalytic Tätigkeit und hat einzigartige elektromagnetische Eigenschaften und Redox- katalytische Aktivität. Strontiumtitanat ist auch in der photocatalytic Aufspaltung des Wassers weit verbreitet gewesen, Wasserstoff, photocatalytic Verminderung von organischen Schadstoffen und photochemische Batterien zu produzieren. Darüber hinaus wird es häufig in einen synthetischen Smaragd-artigen Edelstein geschnitten und ist ein sehr guter Diamantersatz.

Anwendungen

• Lumineszenzmaterialien: Weißes Licht Halbleiterleuchtdiode(leds)-Erzeugnisses und wegen ihrer energiesparenden und umweltfreundlichen Eigenschaften, sind sie die wertvollste neue Lichtquelle in diesem Jahrhundert geworden. Monokristalline Substratmaterialien spielen eine Schlüsselrolle in LED. Zur Zeit sind die allgemein verwendeten Substrate sic, Al2O3 und Si. Der Schmelzpunkt des sic einzelnen Kristalles ist, über 2700°C sehr hoch, also sind seine chemischen Eigenschaften verhältnismäßig stabil. Sic sind Substratmaterialien in der Art 6H und in der Art 4H verfügbar, die Fertigungssteuerung schwieriger macht. Bis 1991 fing die Art 6H-SiC an in den Handel gebracht zu werden, und die Kommerzialisierung von 4H-SiC ab 1994 begonnen worden. Das sic Substratmaterial legte den Grundstein für die Geburt der LED im Jahre 1996.

• Supraleitende Materialien: Supraleitende Materialien werden im Allgemeinen auf ein ultra-glattes Oberflächensubstrat des einzelnen Kristalles vorbereitet. Die so genannte ultra-glatte Oberfläche ist eine Oberfläche mit einer Rauheit von weniger als 1 Nanometer. Sie wird durch keinen Bergschaden oder Kratzer und kein unter der Oberfläche liegender Schaden gekennzeichnet. Diese ultra-glatte Substratoberflächenverarbeitung des einzelnen Kristalles sickert allmählich in viele Felder wie Supraleitfähigkeit, riesigen Magnetwiderstand, ferroelectric Dünnfilme und dergleichen ein. Die quasi-Kubikstruktur von LaAlO3 bei der normalen Temperatur ist ein typisches super-glattes Oberflächensubstrat des einzelnen Kristalles mit einer Gitterkonstante von 0,379 Nanometer. LaAlO3 ist als Substrat für supraleitendes Hochtemperaturmaterial YBCO häufig benutzt.