Safir kristallari tozaligi > 99,995% bo'lgan yuqori toza alumina kukunidan o'stiriladi, bu ularni yuqori toza alumina uchun eng katta talab maydoniga aylantiradi. Ular yuqori quvvat, yuqori qattiqlik va barqaror kimyoviy xususiyatlarni namoyish etadilar, bu ularga yuqori harorat, korroziya va zarba kabi og'ir muhitlarda ishlashga imkon beradi. Ular milliy mudofaa, fuqarolik texnologiyasi, mikroelektronika va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi.
Yuqori toza alumina kukunidan sapfir kristallarigacha
1. Sapphire-ning asosiy ilovalari
Mudofaa sohasida safir kristallari birinchi navbatda raketa infraqizil oynalari uchun ishlatiladi. Zamonaviy urush raketalarda yuqori aniqlikni talab qiladi va infraqizil optik oyna bu talabga erishish uchun muhim komponent hisoblanadi. Yuqori tezlikda uchish paytida raketalar kuchli aerodinamik issiqlik va ta'sirga duchor bo'lishini hisobga olsak, qattiq jangovar muhit bilan bir qatorda, radom yuqori quvvatga, zarbaga chidamliligiga va qum, yomg'ir va boshqa og'ir ob-havo sharoitlari eroziyasiga bardosh berish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak. Safir kristallari mukammal yorug'lik o'tkazuvchanligi, yuqori mexanik xususiyatlari va barqaror kimyoviy xususiyatlari bilan raketa infraqizil oynalari uchun ideal materialga aylandi.
LED substratlari safirning eng katta qo'llanilishini ifodalaydi. LED yoritgichlari floresan va energiya tejovchi lampalardan keyin uchinchi inqilob hisoblanadi. LEDlarning printsipi elektr energiyasini yorug'lik energiyasiga aylantirishni o'z ichiga oladi. Oqim yarimo'tkazgichdan o'tganda, teshiklar va elektronlar birlashib, ortiqcha energiyani yorug'lik shaklida chiqaradi va natijada yorug'lik hosil qiladi. LED chip texnologiyasi epitaksial gofretlarga asoslangan bo'lib, bu erda gazsimon materiallar qatlamga qatlam ustiga yotqiziladi. Asosiy substrat materiallariga silikon substratlar, kremniy karbid substratlari va safir substratlari kiradi. Bular orasida safir substratlar qurilma barqarorligi, etuk tayyorlash texnologiyasi, ko'rinadigan yorug'likni yutmaslik, yaxshi yorug'lik o'tkazuvchanligi va o'rtacha narxni o'z ichiga olgan boshqa ikkitasiga nisbatan sezilarli afzalliklarga ega. Ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, global LED kompaniyalarining 80% substrat materiali sifatida sapfirdan foydalanadi.
Yuqorida aytib o'tilgan ilovalarga qo'shimcha ravishda, safir kristallari mobil telefonlar ekranlarida, tibbiy asboblarda, zargarlik buyumlarini bezashda va linzalar va prizmalar kabi turli xil ilmiy aniqlash asboblari uchun oyna materiallari sifatida ishlatiladi.
2. Bozor hajmi va istiqbollari
Siyosatni qo'llab-quvvatlash va LED chiplarini qo'llash stsenariylarining kengayishiga qarab, sapfir substratlariga talab va ularning bozor hajmi ikki raqamli o'sishga erishishi kutilmoqda. 2025 yilga kelib, sapfir substratlarini jo'natish hajmi 103 million donaga (4 dyuymli substratlarga aylantirilganda) yetishi kutilmoqda, bu 2021 yilga nisbatan 63 foizga o'sishni anglatadi, 2021 yildan 2025 yilgacha yillik yillik o'sish sur'ati (CAGR) 13 foizni tashkil etadi. Safir substratlarning bozor hajmi 2025 yilga qadar 2021 yilga nisbatan 13 foizga o'sishi kutilmoqda. 2021 yilga nisbatan, 2021 yildan 2025 yilgacha bo'lgan CAGR 20%. Substratlarga "prekursor" sifatida, safir kristallarining bozor hajmi va o'sish tendentsiyasi aniq.
3. Safir kristallarini tayyorlash
1891 yildan boshlab, frantsuz kimyogari Verneuil A. birinchi marta sun'iy marvarid kristallarini ishlab chiqarish uchun olovli termoyadroviy usulini ixtiro qilganidan beri, sun'iy sapfir kristalining o'sishini o'rganish bir asrdan ortiq davom etdi. Bu davrda ilm-fan va texnologiyadagi yutuqlar yuqori kristall sifati, yaxshilangan foydalanish stavkalari va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish uchun sanoat talablarini qondirish uchun sapfirni o'stirish usullari bo'yicha keng qamrovli tadqiqotlar olib bordi. Safir kristallarini etishtirish uchun turli xil yangi usullar va texnologiyalar paydo bo'ldi, masalan, Czochralski usuli, Kyropoulos usuli, chekkadan aniqlangan plyonkali o'sish (EFG) usuli va issiqlik almashinuvi usuli (HEM).
3.1 Safir kristallarini etishtirish uchun Czochralski usuli
1918-yilda CHoxralski J. tomonidan asos solingan Czochralski usuli, shuningdek, Czochralski texnikasi (qisqartirilgan Cz usuli) deb ataladi. 1964 yilda Poladino AE va Rotter BD birinchi marta safir kristallarini etishtirish uchun ushbu usulni qo'llashdi. Bugungi kunga qadar u ko'plab yuqori sifatli sapfir kristallarini ishlab chiqardi. Printsip xom ashyoni eritma hosil qilish uchun eritib, so'ngra bitta kristalli urug'ni eritma yuzasiga botirishni o'z ichiga oladi. Qattiq-suyuqlik interfeysidagi harorat farqi tufayli o'ta sovutish sodir bo'ladi, bu eritmaning urug' yuzasida qotib qolishiga olib keladi va urug' bilan bir xil kristalli tuzilishga ega bo'lgan yagona kristall o'sishni boshlaydi. Urug' ma'lum tezlikda aylanayotganda asta-sekin yuqoriga tortiladi. Urug' tortilganda, eritma asta-sekin interfeysda qotib, yagona kristall hosil qiladi. Eritmadan kristallni tortib olishni o'z ichiga olgan bu usul yuqori sifatli monokristallarni tayyorlashning keng tarqalgan usullaridan biridir.
Czochralski usulining afzalliklari quyidagilardan iborat: (1) tez o'sish sur'ati, qisqa vaqt ichida yuqori sifatli monokristallarni ishlab chiqarish imkonini beradi; (2) kristallar eritma yuzasida tigel devoriga tegmasdan o'sadi, ichki stressni samarali ravishda kamaytiradi va kristal sifatini yaxshilaydi. Biroq, bu usulning asosiy kamchiliklari katta diametrli kristallarni etishtirishdagi qiyinchilikdir, bu esa uni katta o'lchamli kristallarni ishlab chiqarish uchun kamroq moslashtiradi.
3.2 Safir kristallarini etishtirish uchun Kiropulos usuli
1926 yilda Kiropulos tomonidan ixtiro qilingan (KY usuli sifatida qisqartirilgan) Kiropulos usuli Czochralski usuli bilan o'xshashliklarga ega. Bu urug 'kristalini eritma yuzasiga botirib, bo'yin hosil qilish uchun uni asta-sekin yuqoriga tortishni o'z ichiga oladi. Eritma-urug' interfeysidagi qotib qolish tezligi barqarorlashgandan so'ng, urug' endi tortilmaydi yoki aylantirilmaydi. Buning o'rniga, sovutish tezligi monokristalning asta-sekin yuqoridan pastga qotib qolishiga imkon berish uchun nazorat qilinadi va natijada bitta kristall hosil bo'ladi.
Kiropulos jarayoni yuqori sifatli, past nuqson zichligi, katta va qulay iqtisodiy samaradorlikka ega kristallarni ishlab chiqaradi.
3.3 Safir kristallarini o'stirish uchun chekkadan aniqlangan plyonkali o'sish (EFG) usuli
EFG usuli shakllangan kristall o'sish texnologiyasidir. Uning printsipi yuqori erish nuqtasi bo'lgan eritmani qolipga joylashtirishni o'z ichiga oladi. Eritma kapillyar ta'sir orqali qolipning yuqori qismiga tortiladi va u erda urug 'kristall bilan aloqa qiladi. Urug' tortilganda va eritma qotib qolganda, bitta kristall hosil bo'ladi. Qolib chetining o'lchami va shakli kristall o'lchamlarini cheklaydi. Binobarin, bu usul ma'lum cheklovlarga ega va birinchi navbatda quvurlar va U shaklidagi profillar kabi shakllangan safir kristallari uchun javob beradi.
3.4 Safir kristallarini etishtirish uchun issiqlik almashinuvi usuli (HEM).
Katta o'lchamli sapfir kristallarini tayyorlash uchun issiqlik almashinuvi usuli 1967 yilda Fred Shmid va Dennis tomonidan ixtiro qilingan. HEM tizimi mukammal issiqlik izolyatsiyasi, eritma va kristalldagi harorat gradientini mustaqil nazorat qilish va yaxshi nazorat qilish qobiliyatiga ega. U nisbatan osonlik bilan kam dislokatsiyali va katta bo'lgan safir kristallarini ishlab chiqaradi.
HEM usulining afzalliklari orasida o'sish vaqtida tigel, kristall va isitgichda harakatning yo'qligi, Kiropulos va Czochralski usullaridagi kabi tortish harakatlarini bartaraf etish kiradi. Bu inson aralashuvini kamaytiradi va mexanik harakatdan kelib chiqadigan kristall nuqsonlardan qochadi. Bundan tashqari, sovutish tezligi termal stressni va natijada kristalning yorilishi va dislokatsiya nuqsonlarini minimallashtirish uchun nazorat qilinishi mumkin. Ushbu usul katta o'lchamdagi kristallarning o'sishiga imkon beradi, ishlatish nisbatan oson va istiqbolli rivojlanish istiqbollariga ega.
XKH safir kristall o'sishi va aniq ishlov berish bo'yicha chuqur tajribadan foydalangan holda, mudofaa, LED va optoelektronika ilovalariga moslashtirilgan uchdan-uchiga maxsus sapfir gofret echimlarini taqdim etadi. Safirdan tashqari, biz kremniy karbid (SiC) gofretlari, kremniy gofretlari, SiC keramika komponentlari va kvarts mahsulotlarini o'z ichiga olgan yuqori samarali yarimo'tkazgichli materiallarning to'liq assortimentini etkazib beramiz. Biz barcha materiallar bo'yicha ajoyib sifat, ishonchlilik va texnik yordamni ta'minlaymiz, bu esa mijozlarga ilg'or sanoat va tadqiqot dasturlarida yuqori natijalarga erishishga yordam beradi.
Yuborilgan vaqt: 29-avgust 2025-yil