Substraatmaterialen

Substraatmaterialen zijn de ondergronden waarop een functionele laag wordt afgezet of gegroeid. Ze leveren mechanische ondersteuning, bepalen groeirichtingen bij epitaxie en kunnen de eigenschappen van de opbouwlaag beïnvloeden, zoals elektronica, warmte en optica. Typen substraten variëren van inorganische kristallijne materialen zoals siliciumwafers en saffier, amorfe substraten zoals glas en quartz, keramische oxiden en kristallijne oxiden, tot polymeren zoals polyimide en PET. Ook biocompatibele substraten zoals collagenen worden veel gebruikt in biomedische toepassingen.

Bij selectie spelen criteria zoals thermische stabiliteit en het thermische budget, lattice-matching met de gewenste film, oppervlakte-ruwheid en vlakheid, chemische inertie, zuiverheid en kostprijs. Verder is de elektrische eigenschap (isolerend of geleidend) en de compatibiliteit met depositionstechnieken zoals CVD, ALD of sputteren van belang. De keuze hangt af van de beoogde toepassing en processcondities.

Veelgebruikte toepassingen zijn siliciumwafers voor halfgeleiders en MEMS; saffier en quartz voor opto-elektronica en fotonica; glas voor displays en lenzen; SiC en GaN voor hogetemperatuurbesturing en efficiënte LED’s; flexibele elektronica op polymeren substraten zoals PI of PET; en biomedische substraten voor celcultuur en biosensoren.

Kwaliteitskenmerken en standaarden omvatten oppervlakte-structuur (Ra en vlakheid), defectdichtheid, zuiverheid en stabiliteit onder verwerkingstemperaturen. Inspectie en certificatie volgen industriestandaarden (bijv. ISO/IEC, ASTM). Duurzaamheid en hergebruik spelen een toenemende rol bij substituties en milieuvriendelijke productie.