Скільки ви знаєте про сапфір?

Кристал сапфірувирощується з порошку глинозему високої чистоти з чистотою понад 99,995%. Це найбільша зона попиту для глинозему з високою чистотою. Він має переваги високої міцності, високої твердості та стабільних хімічних властивостей. Він може працювати в суворих умовах, таких як висока температура, корозія та вплив. Він широко використовується в обороні та цивільній технології, мікроелектроніці та інших галузях.

Від порошку глинозему високої чистоти до кристала сапфіру

Ключові програми сапфіру

Світлодіодний підкладка - це найбільше застосування сапфіру. Застосування світлодіода при освітленні-це третя революція після люмінесцентних світильників та енергозберігаючих ламп. Принцип світлодіода полягає у перетворенні електричної енергії в легку енергію. Коли струм проходить через напівпровідник, отвори та електрони поєднуються, а надлишок енергії вивільняється як легка енергія, нарешті виробляючи ефект світлого освітлення.Технологія світлодіодних чіпівбазується наЕпітаксіальні вафлі. Через шари газоподібних матеріалів, осаджених на підкладці, матеріали для підкладки в основному включають кремній підкладку,Кремнієвий карбідний субстраті сапфірова підкладка. Серед них підкладка сапфіру має очевидні переваги перед іншими двома методами субстрату. Переваги підкладки сапфіру в основному відображаються на стабільності пристрою, технології зрілої підготовки, не абсорбції видимого світла, хорошої пропускання світла та помірної ціни. За даними, 80% світлодіодних компаній у світі використовують сапфір як субстратний матеріал.

На додаток до вищезгаданого поля, кристали сапфіру також можуть використовуватися на екранах мобільних телефонів, медичному обладнанні, прикрасі ювелірних виробів та інших галузях. Крім того, вони також можуть використовуватися як віконні матеріали для різних наукових інструментів виявлення, таких як лінзи та призми.

Підготовка кристалів сапфіру

У 1964 році Поладіно, А.Е. та Роттер, BD вперше застосував цей метод до зростання кристалів сапфіру. Поки що було вироблено велику кількість високоякісних кристалів сапфіру. Принцип: По -перше, сировину нагрівають до температури плавлення, утворюючи розплав, а потім для контакту з поверхнею розплаву використовується монокристалічний насіння (тобто кристал насіння). Через різницю температури твердий рідкий інтерфейс між кристалом насіння і розплавом переохолоджується, тому розплав починає затвердітися на поверхні кристала насіння і починає вирощувати одно кристал з тією ж кристалічною структурою, що інасінний кристал. У той же час насінний кристал повільно тягне вгору і обертається з певною швидкістю. Коли витягується кристал насіння, розплав поступово затверджується на інтерфейсі твердого рідини, а потім утворюється одноразовий кристал. Це метод вирощування кристалів від розплаву, витягуючи насінний кристал, який може приготувати високоякісні м’ясні кристали з розплаву. Це один із часто використовуваних методів росту кристалів.

Переваги використання методу Чокральського для вирощування кристалів:

(1) Швидкість росту швидка, а високоякісні монокристали можна вирощувати за короткий проміжок часу; 

(2) Криштал росте на поверхні розплаву і не контактує з тигельною стінкою, що може ефективно зменшити внутрішню напругу кристала та покращити якість кристалів. 

Однак головним недоліком цього методу вирощування кристалів є те, що діаметр кристала, який можна вирощувати, невеликий, що не сприяє росту кристалів великого розміру.

Метод Kyropoulos для вирощування кристалів сапфіру

Метод Kyropoulos, винайдений Kyropouls у 1926 році, називається методом KY. Його принцип схожий на принцип методу Чокральського, тобто кристал насіння вводиться в контакт з поверхнею розплаву, а потім повільно тягне вгору. Однак після того, як насіннєвий кристал витягується вгору протягом певного періоду часу, щоб утворити кристалічну шию, кристал насіння більше не підтягується або не обертається після затвердіння інтерфейсу між розплавом і кристалом насіння є стабільним. Монокристал поступово затвердіє зверху вниз, контролюючи швидкість охолодження, і нарешті aодноразовийутворюється.

Продукти, вироблені процесом Kibbling, мають характеристики високої якості, низької щільності дефектів, великих розмірів та кращої економічної ефективності.

Зростання кристалів сапфіру методом керованої цвілі

Як спеціальна технологія росту кристалів, метод керованої цвілі використовується в наступному принципі: помістивши у форму високу точку плавлення, розплав всмоктується на форму капілярною дією форми для досягнення контакту з насіннєвим кристалом, і єдиний кристал може бути утворений під час потягування насіння та безперервного затвердіння. У той же час розмір краю та форма форми мають певні обмеження розміру кристала. Тому цей метод має певні обмеження в процесі застосування і застосовується лише до кристалів сапфіру спеціальної форми, таких як трубчасті та U-подібні.

Зростання кристалів сапфіру методом теплообміну

Метод теплообміну для підготовки кристалів сапфіру великого розміру був винайдений Фредом Шмідом та Деннісом у 1967 році. Метод теплообміну має хороший ефект теплоізоляції, незалежно контролювати температурний градієнт розплаву та кристала, має хорошу керованість і простіше вирощувати кристали сапфіру з низьким дислокацією та великим розміром.

Перевага використання методу теплообміну для вирощування кристалів сапфіру полягає в тому, що тигель, кристал і нагрівач не рухаються під час росту кристалів, усуваючи дію розтягування методу Kyvo та метод витягування, зменшуючи коефіцієнти перешкод людини і, таким чином, уникнути дефектів кристалів, спричинених механічним рухом; У той же час, швидкість охолодження можна контролювати для зменшення термічного напруження кристала та в результаті дефектів розтріскування кристалів та дислокації, а також може вирощувати більші кристали. Це легше працювати і має хороші перспективи розвитку.

Довідкові джерела:

[1] Чжу Чженфенг. Дослідження морфології поверхні та пошкодження тріщин кристалів сапфіру діамантовим дротом пила нарізання

[2] Чанг Хуй. Дослідження додатків щодо технології росту кристалів великого розміру

[3] Чжан Сюпінг. Дослідження зростання кристалів сапфіру та застосування світлодіодів

[4] Лю Джі. Огляд методів та характеристик підготовки кристалів сапфіру