Колко знаете за Sapphire?

Сапфирен кристалсе отглежда от алуминиев прах с висока чистота с чистота над 99,995%. Това е най-голямата зона за търсене на алуминиев оксид. Той има предимствата на висока якост, висока твърдост и стабилни химични свойства. Той може да работи в тежки среди като висока температура, корозия и въздействие. Той се използва широко в отбранителната и гражданската технология, микроелектроничната технология и други области.

От алуминиев прах с висока чист до кристал на сапфир

Основни приложения на сапфир

LED субстрата е най -голямото приложение на сапфир. Прилагането на LED в осветлението е третата революция след флуоресцентни лампи и енергийно пестене на лампи. Принципът на светодиода е преобразуването на електрическата енергия в светлинна енергия. Когато токът преминава през полупроводника, дупките и електроните се комбинират, а излишната енергия се отделя като светлинна енергия, като най -накрая произвежда ефекта на светещото осветление.LED чип технологиясе основава наЕпитаксиални вафли. Чрез слоеве от газообразни материали, отложени върху субстрата, субстратните материали включват главно силиконов субстрат,субстрат на силициев карбиди сапфирен субстрат. Сред тях сапфирният субстрат има очевидни предимства пред другите два метода на субстрата. Предимствата на сапфирния субстрат се отразяват главно в стабилността на устройството, технологията за зряла подготовка, неспособността на видимата светлина, добрата светлина на светлината и умерената цена. Според данни 80% от LED компаниите в света използват сапфир като материал за субстрат.

В допълнение към гореспоменатото поле, сапфирните кристали могат да се използват и в екраните на мобилните телефони, медицинското оборудване, декорацията на бижута и други полета. В допълнение, те могат да се използват и като материали за прозорци за различни инструменти за научно откриване като лещи и призми.

Приготвяне на сапфирни кристали

През 1964 г. Poladino, AE и Rotter, BD за първи път прилага този метод за растежа на сапфирните кристали. Досега са произведени голям брой висококачествени сапфирни кристали. Принципът е: Първо, суровините се нагряват до точката на топене, за да се образува стопилка, а след това се използва единично кристално семе (т.е. семена кристал), за да се свърже с повърхността на стопилката. Поради разликата в температурата, интерфейсът от твърда течност между кристала на семената и стопилката е преохладен, така че стопилката започва да се втвърдява на повърхността на семената и започва да расте с един кристал със същата кристална структура като наКристал на семената. В същото време кристалът на семената бавно се дърпа нагоре и се завърта с определена скорост. Тъй като кристалът на семената се дърпа, стопилката постепенно се втвърдява в интерфейса с твърда течност и след това се образува единичен кристал. Това е метод за отглеждане на кристали от стопилка чрез издърпване на семенна кристал, който може да приготви висококачествени единични кристали от стопилката. Това е един от често използваните методи за растеж на кристалите.

Предимствата на използването на метода Czochralski за отглеждане на кристали са:

(1) темпът на растеж е бърз и висококачествените единични кристали могат да се отглеждат за кратък период от време; 

(2) Кристалът расте на повърхността на стопилката и не контактува с тигелната стена, което може ефективно да намали вътрешния стрес на кристала и да подобри качеството на кристалите. 

Основен недостатък на този метод за отглеждане на кристали е, че диаметърът на кристала, който може да се отглежда, е малък, което не е благоприятно за растежа на кристалите с големи размери.

Kyropoulos Метод за отглеждане на сапфирни кристали

Методът Kyropoulos, изобретен от Kyropouls през 1926 г., се нарича KY метод. Принципът му е подобен на този на метода на Czochralski, тоест семенният кристал се привежда в контакт с повърхността на стопилката и след това бавно се дърпа нагоре. Въпреки това, след като кристалът на семената се издърпа нагоре за определен период от време, за да се образува кристална шия, семената кристал вече не се дърпа или върти след скоростта на втвърдяване на интерфейса между стопилката и кристала на семената е стабилен. Единичният кристал постепенно се втвърдява от върха до дъното, като се контролира скоростта на охлаждане и накрая aЕдиничен кристалсе формира.

Продуктите, произведени от процеса на киближиране, имат характеристиките на висококачествена, ниска плътност на дефекти, голям размер и по-добра ефективност на разходите.

Растеж на кристалите на сапфир чрез метод на ръководна плесен

Като специална технология за растеж на кристалите, методът на ръководна плесен се използва в следния принцип: чрез поставяне на висока топена точка на топене във формата, стопилката се засмуква върху формата чрез капилярното действие на формата, за да се постигне контакт с кристала на семената и може да се образува единичен кристал по време на издърпването на кристалите на семената и непрекъснатото втвърдяване. В същото време размерът на ръба и формата на формата имат определени ограничения върху размера на кристала. Следователно, този метод има определени ограничения в процеса на кандидатстване и е приложим само за сапфирни кристали със специална форма, като тубуларни и U-образни.

Растеж на кристалите на сапфир чрез метод на топлинен обмен

Методът на топлообмен за приготвяне на сапфирски кристали в големи размери е изобретен от Фред Шмид и Денис през 1967 г. Методът на топлинния обмен има добър ефект на термична изолация, може независимо да контролира температурния градиент на стопилката и кристала, има добра контролируемост и е по-лесно да отглеждате сапфирски кристали с ниска дислокация и голям размер.

Предимството на използването на метода на топлинния обмен за отглеждане на сапфирни кристали е, че тигелът, кристалът и нагревателят не се движат по време на растежа на кристалите, като елиминират действието на разтягане на метода на Киво и метода на дърпане, намаляване на факторите на човешката намеса и по този начин се избягват дефектите на кристалите, причинени от механичното движение; В същото време скоростта на охлаждане може да се контролира, за да се намали кристалното термично напрежение и произтичащите от кристални напукване и дислокация на дефекти и може да расте по -големи кристали. По -лесно е да се работи и има добри перспективи за развитие.

Референтни източници:

[1] Zhu Zhenfeng. Изследвания на повърхностната морфология и увреждане на пукнатините на сапфировите кристали чрез диамантен проводник нарязани нарязани

[2] Чанг Хуй. Изследване на приложения на технологията за растеж на кристали в голям размер

[3] Zhang Xueping. Изследване на растежа на сапфирските кристали и прилагането на LED

[4] Лю Джи. Преглед на методите и характеристиките на подготовката на сапфир