Safirkristaloj estas kreskigitaj el altpureca alumino-terpulvoro kun pureco de >99.995%, igante ilin la plej postulata areo por altpureca alumino-terpulvoro. Ili montras altan forton, altan malmolecon kaj stabilajn kemiajn ecojn, ebligante al ili funkcii en severaj medioj kiel altaj temperaturoj, korodo kaj kolizio. Ili estas vaste uzataj en nacia defendo, civila teknologio, mikroelektroniko kaj aliaj kampoj.
De altpureca alumino-terpulvoro ĝis safirkristaloj
1Ŝlosilaj Aplikoj de Safiro
En la defendsektoro, safirkristaloj estas ĉefe uzataj por misilaj infraruĝaj fenestroj. Moderna militado postulas altan precizecon en misiloj, kaj la infraruĝa optika fenestro estas kritika komponanto por atingi ĉi tiun postulon. Konsiderante, ke misiloj spertas intensan aerdinamikan varmon kaj koliziojn dum altrapida flugo, kune kun severaj batalaj medioj, la radomo devas posedi altan forton, kolizireziston kaj la kapablon elteni erozion de sablo, pluvo kaj aliaj severaj veterkondiĉoj. Safirkristaloj, kun sia bonega lumtransdono, superaj mekanikaj ecoj kaj stabilaj kemiaj karakterizaĵoj, fariĝis ideala materialo por misilaj infraruĝaj fenestroj.
LED-substratoj reprezentas la plej grandan aplikon de safiro. LED-lumigado estas konsiderata la tria revolucio post fluoreskaj kaj energiŝparaj lampoj. La principo de LED-oj implikas konverti elektran energion en lumenergion. Kiam kurento pasas tra duonkonduktaĵo, truoj kaj elektronoj kombiniĝas, liberigante troan energion en la formo de lumo, finfine produktante lumon. LED-ico-teknologio baziĝas sur epitaksiaj obleoj, kie gasaj materialoj estas deponitaj tavolo post tavolo sur substraton. La ĉefaj substrataj materialoj inkluzivas siliciajn substratojn, siliciajn karbidajn substratojn kaj safirajn substratojn. Inter ĉi tiuj, safiraj substratoj ofertas signifajn avantaĝojn super la aliaj du, inkluzive de aparata stabileco, matura preparteknologio, ne-absorbado de videbla lumo, bona lumtransmisio kaj modera kosto. Datumoj montras, ke 80% de tutmondaj LED-kompanioj uzas safiron kiel sian substratmaterialon.
Aldone al la supre menciitaj aplikoj, safirkristaloj ankaŭ estas uzataj en poŝtelefonaj ekranoj, medicinaj aparatoj, juvelaĵornamado, kaj kiel fenestraj materialoj por diversaj sciencaj detektiloj kiel lensoj kaj prismoj.
2. Merkata Grandeco kaj Perspektivoj
Pelite de politika subteno kaj la kreskantaj aplikaj scenaroj de LED-ĉipoj, la postulo je safiraj substratoj kaj ilia merkata grandeco atendas duciferan kreskon. Antaŭ 2025, la sendokvanto de safiraj substratoj estas projekciita atingi 103 milionojn da pecoj (konvertitaj al 4-colaj substratoj), reprezentante 63%-an kreskon kompare kun 2021, kun jara kreskorapideco (CAGR) de 13% de 2021 ĝis 2025. La merkata grandeco de safiraj substratoj atendas atingi 8 miliardojn da yenoj antaŭ 2025, 108%-an kreskon kompare kun 2021, kun CAGR de 20% de 2021 ĝis 2025. Kiel "antaŭulo" de substratoj, la merkata grandeco kaj kreskotendenco de safiraj kristaloj estas evidentaj.
3. Preparado de Safiraj Kristaloj
Ekde 1891, kiam la franca kemiisto Verneuil A. inventis la flamfuzian metodon por produkti artefaritajn gemkristalojn por la unua fojo, la studo pri kresko de artefarita safira kristalo daŭris pli ol jarcenton. Dum ĉi tiu periodo, progresoj en scienco kaj teknologio pelis ampleksan esploradon pri kreskoteknikoj de safiro por kontentigi industriajn postulojn pri pli alta kristalkvalito, plibonigitaj utiligokvotoj kaj reduktitaj produktokostoj. Diversaj novaj metodoj kaj teknologioj aperis por kreskigi safirkristalojn, kiel ekzemple la metodo de Czochralski, la metodo de Kyropoulos, la metodo de randdifinita filmonutrita kresko (EFG) kaj la metodo de varmointerŝanĝo (HEM).
3.1 Metodo de Czochralski por kreskigi safirajn kristalojn
La metodo de Czochralski, iniciatita de Czochralski J. en 1918, estas ankaŭ konata kiel la tekniko de Czochralski (mallongigita kiel la metodo Cz). En 1964, Poladino AE kaj Rotter BD unue aplikis ĉi tiun metodon por kreskigi safirkristalojn. Ĝis nun, ĝi produktis grandan nombron da altkvalitaj safirkristaloj. La principo implikas fandi la krudmaterialon por formi fanditan materialon, poste trempigi unu-kristalan semon en la fanditan surfacon. Pro la temperaturdiferenco ĉe la interfaco solido-likva, okazas supermalvarmigo, kaŭzante ke la fandita materialo solidiĝas sur la semsurfaco kaj komencas kreskigi unu-kristalan kristalon kun la sama kristalstrukturo kiel la semo. La semo estas malrapide tirata supren dum rotacio je certa rapideco. Dum la semo estas tirata, la fandita materialo iom post iom solidiĝas ĉe la interfaco, formante unu-kristalan kristalon. Ĉi tiu metodo, kiu implikas tiri kristalon el la fandita materialo, estas unu el la komunaj teknikoj por prepari altkvalitajn unu-kristalojn.
La avantaĝoj de la metodo de Czochralski inkluzivas: (1) rapidan kreskorapidecon, kiu ebligas la produktadon de altkvalitaj unuopaj kristaloj en mallonga tempo; (2) kristaloj kreskas ĉe la fandita surfaco sen kontakto kun la fandilo-muro, efike reduktante internan streĉon kaj plibonigante la kristalan kvaliton. Tamen, grava malavantaĝo de ĉi tiu metodo estas la malfacileco kreskigi grand-diametrajn kristalojn, kio igas ĝin malpli taŭga por produkti grand-dimensiajn kristalojn.
3.2 Metodo Kyropoulos por kreskigi safirkristalojn
La metodo de Kyropoulos, inventita de Kyropoulos en 1926 (mallongigita kiel la metodo KY), havas similecojn kun la metodo de Czochralski. Ĝi implikas trempi semkristalon en la fanditan surfacon kaj malrapide tiri ĝin supren por formi kolon. Post kiam la solidiĝrapideco ĉe la fandita-sema interfaco stabiliĝas, la semo jam ne estas tirata aŭ rotaciita. Anstataŭe, la malvarmiĝrapideco estas kontrolata por permesi al la unuopa kristalo solidiĝi iom post iom de supre malsupren, finfine formante unuopan kristalon.
La Kyropoulos-procezo produktas kristalojn kun alta kvalito, malalta difektodenseco, grandaj kaj favora kostefikeco.
3.3 Rand-difinita filmo-nutrita kreskometodo (EFG) por kreskigi safirajn kristalojn
La EFG-metodo estas teknologio por kreskigi formitajn kristalojn. Ĝia principo implikas la metadon de fandita materialo kun alta fandopunkto en muldilon. La fandita materialo estas tirata al la supro de la muldilo per kapilara ago, kie ĝi kontaktas la semkristalon. Dum la semo estas tirata kaj la fandita materialo solidiĝas, unuopa kristalo formiĝas. La grandeco kaj formo de la rando de la muldilo limigas la kristalajn dimensiojn. Sekve, ĉi tiu metodo havas certajn limigojn kaj estas ĉefe taŭga por formitaj safiraj kristaloj kiel tuboj kaj U-formaj profiloj.
3.4 Varmointerŝanĝa Metodo (HEM) por Kreskigi Safirajn Kristalojn
La varmointerŝanĝa metodo por prepari grand-grandajn safirkristalojn estis inventita de Fred Schmid kaj Dennis en 1967. La varmointerŝanĝa sistemo havas bonegan termikan izoladon, sendependan kontrolon de la temperaturgradiento en la fandita materialo kaj la kristalo, kaj bonan stireblon. Ĝi relative facile produktas safirkristalojn kun malalta dislokigo kaj grandaj.
La avantaĝoj de la HEM-metodo inkluzivas la foreston de movado en la krisolo, kristalo kaj hejtilo dum kresko, eliminante tirajn agojn kiel tiujn en la metodoj de Kyropoulos kaj Czochralski. Ĉi tio reduktas homan interferon kaj evitas kristalajn difektojn kaŭzitajn de mekanika moviĝo. Plie, la malvarmiga rapideco povas esti kontrolita por minimumigi termikan streson kaj rezultajn kristalajn fendiĝojn kaj dislokiĝajn difektojn. Ĉi tiu metodo ebligas la kreskon de grand-grandaj kristaloj, estas relative facile uzebla kaj havas promesplenajn disvolviĝajn perspektivojn.
Utiligante profundan sperton pri kresko de safira kristalo kaj preciza prilaborado, XKH provizas kompletajn laŭmendajn solvojn por safiraj silabplatoj adaptitajn al defendo, LED kaj optoelektronikaj aplikoj. Aldone al safiro, ni provizas kompletan gamon da alt-efikecaj duonkonduktaĵaj materialoj, inkluzive de siliciaj karbidaj (SiC) silabplatoj, siliciaj silabplatoj, SiC-ceramikaj komponantoj kaj kvarcaj produktoj. Ni certigas esceptan kvaliton, fidindecon kaj teknikan subtenon por ĉiuj materialoj, helpante klientojn atingi pioniran rendimenton en progresintaj industriaj kaj esploraj aplikoj.
Afiŝtempo: 29-a de aŭgusto 2025