Koliko veste o sapphireu?

Sapphire kristalse goji iz prahu z visoko čistostjo s čistostjo s čistostjo več kot 99,995%. To je največje območje povpraševanja po glinici z visoko čistoči. Ima prednosti visoke trdnosti, visoke trdote in stabilnih kemičnih lastnosti. Deluje lahko v težkih okoljih, kot so visoka temperatura, korozija in vpliv. Široko se uporablja v obrambni in civilni tehnologiji, mikroelektronski tehnologiji in drugih področjih.

Od alumina v prahu z visoko čistočo do Sapphire Crystal

Ključne aplikacije safirja

LED substrat je največja uporaba safirja. Uporaba LED v razsvetljavi je tretja revolucija po fluorescentnih svetilkah in prihranku z energijo. Načelo LED je pretvorbo električne energije v svetlobno energijo. Ko tok preide skozi polprevodnik, se luknje in elektroni združijo, odvečna energija pa se sprosti kot svetlobna energija, kar končno povzroči učinek svetlobne razsvetljave.LED tehnologija čipovtemelji naEpitaksialne rezine. Skozi plasti plinastih materialov, odloženih na podlagi, materiali substrata vključujejo predvsem silicijev substrat,Silicijev karbidni substratin safirski substrat. Med njimi ima Sapphire substrat očitne prednosti pred drugimi dvema metodama substrata. Prednosti sapphirskega substrata se odražajo predvsem v stabilnosti naprave, tehnologiji zrelega priprave, neabsorpciji vidne svetlobe, dobri prepustnost svetlobe in zmerne cene. Po podatkih 80% LED podjetij na svetu uporablja Sapphire kot substratni material.

Poleg zgoraj omenjenega polja lahko safirne kristale uporabljamo tudi na zaslonih mobilnih telefonov, medicinski opremi, dekoraciji nakita in drugih poljih. Poleg tega se lahko uporabljajo tudi kot okenski materiali za različne znanstvene instrumente za odkrivanje, kot so leče in prizme.

Priprava safirnih kristalov

Leta 1964 so Poladino, AE in Rotter BD to metodo najprej uporabili za rast safirnih kristalov. Doslej je bilo proizvedeno veliko kakovostnih safirskih kristalov. Načelo je: Najprej se surovine segrejejo na tališče, da tvorijo talino, nato pa se za stik s površino taline uporablja eno samo kristalno seme (tj. Seme). Zaradi temperaturne razlike je vmesnik trdno-tekočina med kristalom semena in talino nadhranjen, zato se talina začne strditi na površini kristala semena in začne gojiti en sam kristal z isto kristalno strukturo kot isto kristalno strukturo kotsemenski kristal. Hkrati se semenski kristal počasi potegne navzgor in se z določeno hitrostjo vrti. Ko se semenski kristal vleče, se talina postopoma strdi na vmesniku trdnega tekočine in nato nastane en sam kristal. To je metoda gojenja kristalov iz taline z vlečenjem semenskega kristala, ki lahko iz taline pripravi visokokakovostne enojne kristale. Je ena izmed najpogosteje uporabljenih metod rasti kristalov.

Prednosti uporabe metode Czochralski za gojenje kristalov so:

(1) Stopnja rasti je hitra, kakovostni posamezni kristali pa lahko gojimo v kratkem času; 

(2) Kristal raste na površini taline in ne stopi v stik s steno, kar lahko učinkovito zmanjša notranji stres kristala in izboljša kakovost kristala. 

Vendar je glavna pomanjkljivost te metode gojenja kristalov, da je premer kristala, ki ga je mogoče gojiti, majhen, kar ne pripomore k rasti velikih kristalov.

Metoda Kyropoulos za gojenje sapphirskih kristalov

Metoda Kyropoulos, ki so jo leta 1926 izumili Kyropouls, se imenuje metoda KY. Njeno načelo je podobno kot pri metodi Czochralski, to je, da semenski kristal pripelje v stik s površino taline in se nato počasi potegne navzgor. Ko pa semenski kristal za nekaj časa potegne navzgor, da tvori kristalni vrat, semenski kristal ne potegne več navzgor ali zasuka, potem ko je hitrost strjevanja vmesnika med talino in kristalom semena stabilna. Enojni kristal se postopoma strdi od vrha do dna z nadzorom hitrosti hlajenja in na koncuenojni kristalnastane.

Izdelki, ki jih proizvede postopek kibblinga, imajo značilnosti visoko kakovostne, nizke gostote napak, velike velikosti in boljše stroškovne učinkovitosti.

Rast kristalov safirne metode z vodeno metodo

Kot posebna tehnologija rasti kristala se vodi vodena metoda kalupa v naslednjem načelu: s postavitvijo visoke talilne točke v kalup se talino sesa na kalup s kapilarnim delovanjem kalupa, da se doseže stik s semenskim kristalom, in en sam kristal se lahko oblikuje med semensko vleko in neprekinjeno strjevanje. Hkrati imata velikost roba in oblika kalupa določene omejitve glede na velikost kristala. Zato ima ta metoda določene omejitve v postopku uporabe in je uporabna samo za posebne oblike safirne kristale, kot sta cevasti in U-obliki.

Rast kristalov safir po metodi izmenjave toplote

Metoda izmenjave toplote za pripravo safirskih kristalov velike velikosti sta izumila Fred Schmid in Dennis leta 1967. Metoda izmenjave toplote ima dober učinek toplotne izolacije, lahko neodvisno nadzoruje temperaturni gradient taline in kristala, ima dobro kontrastralnost in je lažje gojiti kristale Sapphire z nizko in veliko velikostjo.

Prednost uporabe metode izmenjave toplote za gojenje safirnih kristalov je, da se lonček, kristal in grelec med kristalno rastjo ne premikamo, odpravljajo raztezanje delovanja metode KYVO in metodo vlečenja, zmanjšanje človeških faktorjev motenj in s tem izogibanje kristalnim okvarom, ki jih povzroča mehanično gibanje; Hkrati lahko hitrost hlajenja nadziramo tako, da zmanjšamo kristalni toplotni stres in posledične okvare kristalov in dislokacije ter lahko gojijo večje kristale. Lažje je upravljati in ima dobre razvojne možnosti.

Referenčni viri:

[1] Zhu Zhenfeng. Raziskave o površinski morfologiji in poškodbah razpok safirnih kristalov z diamantno žico rezanje

[2] Chang Hui. Raziskave aplikacij na tehnologiji rasti sapphire kristalov v veliki velikosti

[3] Zhang Xueping. Raziskave rasti kristalov in LED uporabe safirnih

[4] Liu Jie. Pregled metod in značilnosti sapphire kristalov