Safir kristallari yuqori tozalikdagi alyuminiy oksidi kukunidan yetishtiriladi, bu esa ularni yuqori tozalikdagi alyuminiy oksidiga eng katta talabga ega qiladi. Ular yuqori mustahkamlik, yuqori qattiqlik va barqaror kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lib, yuqori harorat, korroziya va zarba kabi qattiq muhitlarda ishlash imkonini beradi. Ular milliy mudofaa, fuqarolik texnologiyalari, mikroelektronika va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi.
Yuqori tozalikdagi alyuminiy oksidi kukunidan safir kristallarigacha
1Safirning asosiy qo'llanilishi
Mudofaa sohasida sapfir kristallari asosan raketa infraqizil oynalari uchun ishlatiladi. Zamonaviy urush raketalarda yuqori aniqlikni talab qiladi va infraqizil optik oyna bu talabga erishish uchun muhim komponent hisoblanadi. Raketalar yuqori tezlikda parvoz paytida kuchli aerodinamik issiqlik va zarbani, shuningdek, qattiq jangovar muhitni boshdan kechirishini hisobga olsak, radom yuqori mustahkamlikka, zarbaga chidamlilikka va qum, yomg'ir va boshqa og'ir ob-havo sharoitlaridan kelib chiqadigan eroziyaga bardosh berish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak. Ajoyib yorug'lik o'tkazuvchanligi, yuqori mexanik xususiyatlari va barqaror kimyoviy xususiyatlari bilan sapfir kristallari raketa infraqizil oynalari uchun ideal materialga aylandi.
LED substratlari sapfirning eng keng qo'llanilishini ifodalaydi. LED yoritgichi lyuminestsent va energiya tejaydigan lampalardan keyingi uchinchi inqilob hisoblanadi. LEDlarning printsipi elektr energiyasini yorug'lik energiyasiga aylantirishni o'z ichiga oladi. Tok yarimo'tkazgichdan o'tganda, teshiklar va elektronlar birlashadi, ortiqcha energiyani yorug'lik shaklida chiqaradi va natijada yorug'lik hosil qiladi. LED chip texnologiyasi epitaksial plastinkalarga asoslangan bo'lib, bu yerda gazsimon materiallar substrat ustiga qatlamma-qavat yotqiziladi. Asosiy substrat materiallariga kremniy substratlar, kremniy karbid substratlari va sapfir substratlar kiradi. Ular orasida sapfir substratlari boshqa ikkitasiga nisbatan sezilarli afzalliklarga ega, jumladan, qurilma barqarorligi, etuk tayyorlash texnologiyasi, ko'rinadigan yorug'likni yutmaslik, yaxshi yorug'lik o'tkazuvchanligi va o'rtacha narx. Ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, global LED kompaniyalarining 80% substrat materiali sifatida sapfirdan foydalanadi.
Yuqorida aytib o'tilgan qo'llanmalarga qo'shimcha ravishda, sapfir kristallari mobil telefon ekranlarida, tibbiy asboblarda, zargarlik buyumlarini bezashda va linzalar va prizmalar kabi turli xil ilmiy aniqlash asboblari uchun oyna materiallari sifatida ham qo'llaniladi.
2. Bozor hajmi va istiqbollari
Siyosat qo'llab-quvvatlashi va LED chiplarining kengayib borayotgan qo'llanilish stsenariylari tufayli sapfir substratlariga bo'lgan talab va ularning bozor hajmi ikki xonali o'sishga erishishi kutilmoqda. 2025-yilga kelib sapfir substratlarini jo'natish hajmi 103 million donaga (4 dyuymli substratlarga aylantirilgan) yetishi prognoz qilinmoqda, bu 2021-yilga nisbatan 63% ga o'sishni anglatadi, 2021-yildan 2025-yilgacha yillik o'sish sur'ati (CAGR) 13% ni tashkil etadi. Safir substratlari bozor hajmi 2025-yilga kelib 8 milliard ¥ ga yetishi kutilmoqda, bu 2021-yilga nisbatan 108% ga o'sish, 2021-yildan 2025-yilgacha esa 20% ga o'sishdir. Substratlarning "oldingi omili" sifatida sapfir kristallarining bozor hajmi va o'sish tendentsiyasi yaqqol ko'rinib turibdi.
3. Safir kristallarini tayyorlash
1891-yilda, fransuz kimyogari Verneuil A. birinchi marta sun'iy qimmatbaho tosh kristallarini ishlab chiqarish uchun olov sintezi usulini ixtiro qilganidan beri, sun'iy sapfir kristallarini o'stirishni o'rganish bir asrdan ko'proq vaqtni qamrab oldi. Bu davrda fan va texnologiyadagi yutuqlar yuqori kristall sifati, foydalanish darajasini yaxshilash va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish uchun sanoat talablarini qondirish uchun sapfir o'stirish texnikasini keng ko'lamli tadqiq qilishga turtki bo'ldi. Safir kristallarini o'stirish uchun turli xil yangi usullar va texnologiyalar paydo bo'ldi, masalan, Czochralski usuli, Kyropoulos usuli, chekka bilan aniqlangan plyonka bilan oziqlanadigan o'sish (EFG) usuli va issiqlik almashinuvi usuli (HEM).
3.1 Safir kristallarini yetishtirishning Czochralski usuli
1918-yilda Czochralski J. tomonidan kashf etilgan Czochralski usuli Czochralski texnikasi (qisqartirilgan Cz usuli) sifatida ham tanilgan. 1964-yilda Poladino AE va Rotter BD birinchi marta bu usulni sapfir kristallarini yetishtirish uchun qo'lladilar. Bugungi kunga qadar u ko'p sonli yuqori sifatli sapfir kristallarini ishlab chiqardi. Printsip xom ashyoni eritib, eritma hosil qilish, so'ngra eritma yuzasiga monokristal urug'ini botirishni o'z ichiga oladi. Qattiq-suyuqlik chegarasidagi harorat farqi tufayli super sovutish sodir bo'ladi, bu eritmaning urug' yuzasida qotishi va urug' bilan bir xil kristall tuzilishga ega monokristal o'sishini boshlaydi. Urug' ma'lum bir tezlikda aylanib, asta-sekin yuqoriga tortiladi. Urug' tortilganda, eritma chegarada asta-sekin qotib, monokristal hosil qiladi. Kristallni eritmadan tortib olishni o'z ichiga olgan bu usul yuqori sifatli monokristallarni tayyorlashning keng tarqalgan usullaridan biridir.
Czochralski usulining afzalliklari quyidagilarni o'z ichiga oladi: (1) tez o'sish sur'ati, bu qisqa vaqt ichida yuqori sifatli monokristallarni ishlab chiqarish imkonini beradi; (2) kristallar erigan sirtda tigel devori bilan aloqa qilmasdan o'sadi, bu ichki stressni samarali ravishda kamaytiradi va kristall sifatini yaxshilaydi. Biroq, bu usulning asosiy kamchiligi katta diametrli kristallarni o'stirishdagi qiyinchilik bo'lib, uni katta o'lchamli kristallar ishlab chiqarish uchun kamroq moslashtiradi.
3.2 Safir kristallarini yetishtirishning Kiropoulos usuli
1926-yilda Kyropoulos tomonidan ixtiro qilingan Kyropoulos usuli (qisqartirilgan KY usuli) Czochralski usuli bilan o'xshashliklarga ega. U urug' kristalini eritma yuzasiga botirib, uni asta-sekin yuqoriga tortib, bo'yin hosil qilishni o'z ichiga oladi. Eritma-urug' chegarasidagi qotish tezligi barqarorlashgandan so'ng, urug' endi tortilmaydi yoki aylantirilmaydi. Buning o'rniga, sovutish tezligi monokristalning yuqoridan pastga qarab asta-sekin qotishi va oxir-oqibat monokristal hosil bo'lishi uchun boshqariladi.
Kyropoulos jarayoni yuqori sifatli, past nuqson zichligi, katta va qulay iqtisodiy samaradorlikka ega kristallarni ishlab chiqaradi.
3.3 Safir kristallarini yetishtirish uchun chekka bilan belgilangan plyonka bilan oziqlanadigan o'sish (EFG) usuli
EFG usuli shakllangan kristall o'stirish texnologiyasidir. Uning printsipi yuqori erish nuqtasiga ega eritmani qolipga joylashtirishni o'z ichiga oladi. Eritma kapillyar ta'sir orqali qolipning yuqori qismiga tortiladi, u yerda urug' kristalliga tegib ketadi. Urug' tortilganda va eritma qattiqlashganda, bitta kristall hosil bo'ladi. Qolip chetining o'lchami va shakli kristall o'lchamlarini cheklaydi. Natijada, bu usul ma'lum cheklovlarga ega va asosan naychalar va U shaklidagi profillar kabi shakllangan sapfir kristallari uchun mos keladi.
3.4 Safir kristallarini yetishtirish 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 ajoyib issiqlik izolyatsiyasi, eritma va kristalldagi harorat gradiyentini mustaqil boshqarish va yaxshi boshqarish qobiliyatiga ega. U nisbatan osonlikcha past dislokatsiyali va katta sapfir kristallarini ishlab chiqaradi.
HEM usulining afzalliklari orasida o'sish paytida tigelda, kristallda va isitgichda harakatning yo'qligi, Kyropoulos va Czochralski usullaridagi kabi tortishish harakatlarining yo'qligi kiradi. Bu inson aralashuvini kamaytiradi va mexanik harakat natijasida yuzaga keladigan kristall nuqsonlarining oldini oladi. Bundan tashqari, sovutish tezligini termal stressni va natijada kristall yorilishi va dislokatsiya nuqsonlarini minimallashtirish uchun boshqarish mumkin. Bu usul katta o'lchamli kristallarning o'sishini ta'minlaydi, ishlatish nisbatan oson va istiqbolli rivojlanish istiqbollariga ega.
Safir kristallarini o'stirish va aniq ishlov berish bo'yicha chuqur tajribaga ega bo'lgan XKH, mudofaa, LED va optoelektronika qo'llanmalariga moslashtirilgan sapfir plastinka yechimlarini taqdim etadi. Safirdan tashqari, biz kremniy karbid (SiC) plastinkalari, kremniy plastinkalari, SiC keramik komponentlari va kvarts mahsulotlarini o'z ichiga olgan yuqori samarali yarimo'tkazgich materiallarning to'liq assortimentini yetkazib beramiz. Biz barcha materiallar bo'yicha ajoyib sifat, ishonchlilik va texnik yordamni ta'minlaymiz, mijozlarga ilg'or sanoat va tadqiqot qo'llanmalarida yuqori natijalarga erishishga yordam beramiz.
Joylashtirilgan vaqt: 2025-yil 29-avgust