Сапфир кристаллдары тазалыгы > 99,995% болгон жогорку тазалыктагы глинозем порошокунан өстүрүлөт, бул аларды жогорку тазалыктагы глиноземге эң чоң суроо-талап аймагына айландырат. Алар жогорку күч, жогорку катуулук жана туруктуу химиялык касиеттерин көрсөтүп, жогорку температура, коррозия жана таасири сыяктуу катаал чөйрөдө иштөөгө мүмкүндүк берет. Алар улуттук коргонууда, жарандык технологияда, микроэлектроникада жана башка тармактарда кеңири колдонулат.
Жогорку тазалыктагы глинозем порошокунан сапфир кристаллдарына чейин
1. Sapphire негизги колдонмолору
Коргоо тармагында сапфир кристаллдары биринчи кезекте ракеталык инфракызыл терезелер үчүн колдонулат. Заманбап согуш ракеталарда жогорку тактыкты талап кылат жана инфракызыл оптикалык терезе бул талапка жетүү үчүн маанилүү компонент болуп саналат. Катаал согуштук чөйрөлөр менен бирге ракеталар катуу аэродинамикалык жылуулукту жана жогорку ылдамдыкта учуу учурунда таасир тийгизээрин эске алып, радом жогорку күчкө, соккуга туруштук берүүгө жана кум, жамгыр жана башка катаал аба ырайынын эрозиясына туруштук берүү жөндөмүнө ээ болушу керек. Сапфир кристаллдары жарыкты эң сонун өткөрүшү, жогорку механикалык касиеттери жана туруктуу химиялык мүнөздөмөлөрү менен ракеталык инфракызыл терезелер үчүн идеалдуу материал болуп калды.
LED субстраттары сапфирдин эң чоң колдонулушун билдирет. LED жарыктандыруу флуоресценттик жана энергияны үнөмдөөчү лампалардан кийинки үчүнчү революция болуп эсептелет. LED принциби электр энергиясын жарык энергиясына айландырууну камтыйт. Ток жарым өткөргүчтөн өткөндө, тешиктер жана электрондор биригип, ашыкча энергияны жарык түрүндө бөлүп чыгарышат, акыры жарыкты пайда кылышат. LED чиптин технологиясы эпитаксиалдык пластинкаларга негизделген, мында газ түрүндөгү материалдар субстраттын үстүнө катмардан катмарланышат. Негизги субстрат материалдарына кремний субстраттары, кремний карбид субстраттары жана сапфир субстраттары кирет. Алардын ичинен сапфир субстраттары башка экөөнө караганда олуттуу артыкчылыктарды сунуштайт, анын ичинде аппараттын туруктуулугу, жетилген даярдоо технологиясы, көрүнгөн жарыкты сиңирбөө, жарыкты жакшы өткөрүү жана орточо наркы. Маалыматтар көрсөткөндөй, дүйнөлүк LED компаниялардын 80% субстрат материалы катары сапфирди колдонушат.
Жогоруда айтылган колдонмолордон тышкары, сапфир кристаллдары уюлдук телефондордун экрандарында, медициналык аппараттарда, зер буюмдарын жасалгалоодо жана линзалар жана призмалар сыяктуу ар кандай илимий аныктоочу аспаптар үчүн терезе материалдары катары колдонулат.
2. Рыноктун көлөмү жана келечеги
Саясатты колдоо жана LED чиптерин кеңейтүү сценарийлери менен шартталган, сапфир субстраттарына суроо-талап жана алардын базар көлөмү эки орундуу өсүшкө жетиши күтүлүүдө. 2025-жылга карата, сапфир субстраттарынын ташуу көлөмү 103 миллион даанага (4 дюймдук субстраттарга айландырылат) жетет деп болжолдонууда, бул 2021-жылга салыштырмалуу 63% га өсөт, ал эми жылдык татаал өсүү темпи (CAGR) 2021-жылдан 2025-жылга чейин 13%. салыштырганда 2021, CAGR менен 20% 2021-жылдан 2025-жылга чейин. Субстраттарга "прекурсор" катары, сапфир кристаллдарынын рыноктун көлөмү жана өсүү тенденциясы көрүнүп турат.
3. Сапфир кристаллдарын даярдоо
1891-жылы француз химиги Вернеуил А. биринчи жолу жасалма асыл таштын кристаллдарын алуу үчүн жалын менен синтездөө ыкмасын ойлоп тапкандан бери, жасалма сапфир кристаллынын өсүшүн изилдөө бир кылымдан ашык убакытка созулду. Бул мезгилде илим менен техниканын жетишкендиктери кристаллдын жогорку сапаты, жакшыртылган пайдалануу курсу жана өндүрүштүк чыгымдарды азайтуу үчүн өнөр жай талаптарын канааттандыруу үчүн сапфирди өстүрүү ыкмаларына кеңири изилдөөлөрдү жүргүздү. Сапфир кристаллдарын өстүрүү үчүн ар кандай жаңы ыкмалар жана технологиялар пайда болду, мисалы, Czochralski ыкмасы, Киропулос ыкмасы, четинен аныкталган пленка менен азыктанган өсүү (EFG) ыкмасы жана жылуулук алмашуу ыкмасы (HEM).
3.1 Сапфир кристаллдарын өстүрүү үчүн Czochralski ыкмасы
1918-жылы Цочральский Ж. тарабынан пайда болгон Цохральский ыкмасы, ошондой эле Czochralski ыкмасы (кыскартылган Cz ыкмасы) деп аталат. 1964-жылы Поладино АЕ жана Роттер БД биринчи жолу сапфир кристаллдарын өстүрүү үчүн бул ыкманы колдонушкан. Бүгүнкү күнгө чейин ал көп сандагы жогорку сапаттагы сапфир кристаллдарын чыгарган. Принцип чийки затты эритип, эритинди пайда кылууну, андан кийин эритме бетине бир кристалл үрөнүн малып алууну камтыйт. Катуу суюктуктун интерфейсиндеги температура айырмасынан улам супер муздатуу пайда болуп, эритме уруктун бетинде катып калат жана урук менен бирдей кристалл түзүлүшү менен бир кристалл өсө баштайт. Үрөн белгилүү бир ылдамдыкта айлануу менен акырын өйдө тартылат. Үрөн тартылып жатканда, эритме акырындык менен интерфейсте катып, бир кристалды пайда кылат. Эритмеден кристаллды алып чыгууну камтыган бул ыкма жогорку сапаттагы монокристаллдарды даярдоонун кеңири таралган ыкмаларынын бири болуп саналат.
Цочральский ыкмасынын артыкчылыктары төмөнкүлөрдү камтыйт: (1) кыска убакыттын ичинде жогорку сапаттагы монокристаллдарды өндүрүүгө мүмкүндүк берүүчү тез өсүү темпи; (2) кристаллдар эритме бетинде тигель дубалына тийбестен өсүп, ички стрессти эффективдүү азайтат жана кристаллдын сапатын жакшыртат. Бирок, бул ыкманын негизги кемчилиги чоң диаметрдеги кристаллдарды өстүрүүдөгү кыйынчылык болуп саналат, бул чоң өлчөмдөгү кристаллдарды өндүрүү үчүн анча ылайыктуу эмес.
3.2 Сапфир кристаллдарын өстүрүү үчүн Киропулос ыкмасы
1926-жылы Киропулос тарабынан ойлоп табылган Киропулос ыкмасы (KY ыкмасы катары кыскартылган) Чохральский ыкмасы менен окшоштуктарды бөлүшөт. Ал эритме бетине урук кристалын малып, мойнун пайда кылуу үчүн аны акырындык менен көтөрүүнү камтыйт. Эритүү-үрөн интерфейсинде катуулануу ылдамдыгы турукташкандан кийин, үрөн мындан ары тартылбайт же айланбайт. Анын ордуна, муздатуу ылдамдыгы бир кристаллдын акырындык менен жогорудан ылдыйга катып, акырында бир кристалл түзүшүнө мүмкүндүк берүү үчүн көзөмөлдөнөт.
Киропулос процесси жогорку сапаттагы, кемчиликтин тыгыздыгы төмөн, чоң жана жагымдуу экономикалык эффективдүү кристаллдарды чыгарат.
3.3 Сапфир кристаллдарын өстүрүү үчүн Edge-аныкталган пленка менен өстүрүү (EFG) ыкмасы
EFG ыкмасы формалуу кристалл өстүрүүнүн технологиясы. Анын принциби жогорку эрүү чекитиндеги эритмени калыпка коюуну камтыйт. Эритме капиллярдык аракет аркылуу калыптын башына тартылып, ал жерде урук кристаллына тийет. Урук тартылып, эритме катып калганда, монокристалл пайда болот. Көктүн четинин өлчөмү жана формасы кристалл өлчөмдөрүн чектейт. Демек, бул ыкма белгилүү чектөөлөргө ээ жана биринчи кезекте түтүкчөлөр жана U түрүндөгү профилдер сыяктуу формадагы сапфир кристаллдары үчүн ылайыктуу.
3.4 Сапфир кристаллдарын өстүрүү үчүн жылуулук алмашуу ыкмасы (HEM).
Чоң өлчөмдөгү сапфир кристаллдарын даярдоо үчүн жылуулук алмашуу ыкмасы 1967-жылы Фред Шмид жана Деннис тарабынан ойлоп табылган. HEM системасы эң сонун жылуулук изоляциясын, эритмедеги жана кристаллдагы температура градиентин көз карандысыз башкарууну жана жакшы башкарылууну өзгөчөлүктөрү. Ал салыштырмалуу оңой сапфир кристаллдарын аз дислокациялуу жана чоң чыгарат.
HEM ыкмасынын артыкчылыктарына өсүү учурунда тигелде, кристаллда жана жылыткычта кыймылдын жоктугу кирет, бул Киропулос жана Чохральский методдорундагы сыяктуу тартуу аракеттерин жок кылат. Бул адамдын кийлигишүүсүн азайтат жана механикалык кыймылдан келип чыккан кристаллдык кемчиликтерден сактайт. Кошумчалай кетсек, муздатуу ылдамдыгын термикалык стрессти азайтуу жана кристаллдын крекинг жана дислокация кемчиликтерин азайтуу үчүн көзөмөлдөөгө болот. Бул ыкма чоң өлчөмдөгү кристаллдарды өстүрүүгө мүмкүндүк берет, иштетүү үчүн салыштырмалуу жеңил жана келечектүү өнүгүү келечеги бар.
Сапфир кристаллынын өсүшү жана так иштетүү боюнча терең тажрыйбаны колдонуп, XKH коргонуу, LED жана оптоэлектроника колдонмолоруна ылайыкташтырылган сапфир пластинкасынын акырына чейин ыңгайлаштырылган чечимдерин камсыз кылат. Сапфирден тышкары, биз кремний карбид (SiC) пластинкаларын, кремний пластинкаларын, SiC керамикалык компоненттерин жана кварц буюмдарын камтыган жогорку натыйжалуу жарым өткөргүч материалдардын толук спектрин жеткиребиз. Биз бардык материалдар боюнча өзгөчө сапатты, ишенимдүүлүктү жана техникалык колдоону камсыз кылып, кардарларга алдыңкы өнөр жай жана изилдөө колдонмолорунда ийгиликке жетүүгө жардам беребиз.
Посттун убактысы: 29-август-2025