25)Ситаллы, керамика ,сапфир. Состав и структура.Применение в микроэлектронрике

1-ситаллы

ситаллы сапСИТА́ЛЛЫ (от «стекло и кристаллы»), стеклокристаллические

(микрокристаллические) материалы, состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных в стекловидной фазе. Главная особенность ситаллов — тонкозернистая равномерная стеклокристаллическая структура. От неорганических стекол они отличаются кристаллическим строением, а от керамических материалов – более зернистой и однородной микрокристаллической структурой. Получают путем направленной (катализированной) кристаллизации стекол специальных составов, протекающей в объеме заранее отформованного изделия. Различают технические ситаллы (изготовляемые на основе искусственных композиций из различных химических соединений — оксидов, солей), петроситаллы (из горных пород — базальтов, диабазов и др.) и шлакоситаллы (из металлургических или топливных шлаков).

Применение

Так как синтез ситаллов может быть осуществлен с учетом заранее заданных требований, ситаллы могут отличаться каким-либо одним главным свойством, например, механической или термической прочностью, химической устойчивостью, износостойкостью, прозрачностью и др., или обладать комплексом необходимых свойств. Это предопределило широкий спектр использования этих кристаллических материалов.

Ситалл обладает высокой прочностью, твердостью, химической и термической стойкость, низким температурным коэффициент расширения.Фотоситаллы находят широкое применение в микроэлектронике, ракетной технике, космосе, оптике, полиграфии и бытовых приборах: из фотоситалла изготавливают перфорированные диски, применяемые в катодно-лучевых трубках и т.д.

Очень большое распространение в химическом машиностроении получили стеклокристаллические покрытия, наносимые на поверхность различных металлов для защиты их от коррозии, окисления и износа при обычных и повышенных температурах. Все шире области применения ситаллов в электронной промышленности. Их используют в качестве диэлектрической изоляции микросхем и межслойной изоляции печатных схем на керамических и других подложках. Ситаллы на основе горных пород (перлита и доломита) рекомендуются для изготовления высоковольтных стержневых и штыревых электроизоляторов.

Если спросят что такое фотоситалл:Для получения фотоситаллов изделия после отжига облучают ультрафиолетовыми, рентгеновскими или гамма-лучами. Проявление скрытого изображения происходит при нагревании стекол в интервале между температурой размягчения и отжига в течение 8 - 60 мин. Если облучать не всю поверхность изделия, а лишь определенные участки фотоситалла, то можно вызвать локальную кристаллизацию в заданном объеме

2)керамика

Керамика - неметаллические материалы и изделия, получаемые спеканием глин или порошков неорганических веществ. По структуре керамику подразделяют на грубую, имеющую крупнозернистую неоднородную в изломе структуру (пористость 5-30%), и тонкую - с однородной мелкозернистой структурой (пористость <5%). К грубой керамике относят многие строительные керамические материалы, например лицевой кирпич, к тонкой - фарфор, пьезо- и сегнетокерамику, ферриты, керметы, некоторые огнеупоры и др., а также фаянс, полуфарфор, майолику. В особую группу выделяют так называемую высокопористую керамику (пористость 30-90%), к которой обычно относят теплоизоляционные керамические материалы.

Применение:

керамика является высокоперспективным материалом для применения в различных областях от производства машин и инструмента до микроэлектроники. керамика характеризуется стабильностью диэлектрических свойств, высокой механической прочностью, термостойкостью, химической стойкостью в различных средах.

Керамика на основе SiO2 и дрeub[ оксидов. К этому типу материалов относят керамикe состава SiO2-Al2O3-MgO (кордиеритовая), ZrSiO4 (цирконовая), SiO2-Al2O3-Li2O (сподуменовая), SiO2-Al2O3 BaO (цельзиановая керамика). Для изготовления такой керамика обычно используют глину, каолин, тальк, карбонаты Ва, Li и Са, MgO, минералы эвкриптит, сподумен, петалит, ашарит, трепел, известняк. Применяют в производстве радиотехнических деталей, теплообменников, огнеупоров, изоляторов азто- и авиасвечей и др.

Сапфир

Сапфир — одна из самых совершенных и плотных структур минералов. Хотя решетка заполнения пространства в кристалле корунда и алмаза отличаются, но структуры обоих минералов плотны, высокосимметричны, то и в результате оба минерала тверды (алмаз — 10, корунд — 9), бесцветны и ярко сверкают. Абсолютно чистый корунд, состоящий только из алюминия и кислорода, бесцветен (лейкосапфир). Он похож на алмаз. Их нетрудно спутать. Каймой лейкосапфиров нередко окружены в бирманских и сиамских изделиях более дорогие и эффектные камни. самое эффектное свойство: он дробит белый свет на ярчайшие спектрально-чистые искры, вспархивающие и веером рассыпающиеся вокруг граненой сердцевины.

То, что синий цвет сапфира обусловлен присутствием в нем титана, установлено при синтезе сапфиров с применением этого элемента в качестве окрашивающего материала. Обычная желтая окраска сапфира связана с присутствием окиси железа. Часто встречаются и многоцветные камни. Нагревание обычно приводит к осветлению сапфира. Бледно-фиолетовые и желтые камни в этом случае утрачивают окраску, а густо-фиолетовые камни приобретают розовый цвет. Рентгеновское облучение делает окраску более глубокой и интенсивной, окрашиваться могут даже бесцветные камни.

Применение

Подложки- одна из наибольших областей применения сапфира. Сапфировые подложки используются для эпитаксии полупроводниковых (GaN, Si, AlGaN и многих других) пленок и изготовления интегральных схем. Важные достоинства сапфировой подложки- инертность, способность работы при высоких температурах и механических нагрузках, наличие больших диаметров. Поэтому их применяют даже, когда параметры кристаллической решетки не совсем совпадают с параметрами гетероэпитаксиальных структур.