Сколько вы знаете о сапфире?

Сапфировый кристаллвыращивается из глинозного порошка с высокой чистотой с чистотой более 99,995%. Это самая большая область спроса на глинозем с высокой чистотой. Он обладает преимуществами высокой прочности, высокой твердости и стабильных химических свойств. Он может работать в суровых условиях, таких как высокая температура, коррозия и воздействие. Он широко используется в защитных и гражданских технологиях, технологии микроэлектроники и других областей.

От глиноземного порошка с высокой точкой промышленности до сапфирового кристалла

Ключевые приложения сапфира

Светодиодный субстрат является крупнейшим применением сапфира. Применение светодиода в освещении является третьей революцией после люминесцентных ламп и энергетических ламп. Принцип светодиода состоит в том, чтобы преобразовать электрическую энергию в энергию света. Когда ток проходит через полупроводник, отверстия и электроны объединяются, а избыточная энергия выделяется в виде световой энергии, в конечном итоге создавая эффект светящегося освещения.Светодиодные чип -технологииоснован наЭпитаксиальные пластиныПолем Через слои газообразных материалов, нанесенных на подложку, подложки в основном включают кремниевый субстрат,Силиконовый карбид субстрати сапфировый субстрат. Среди них Sapphire Substrate имеет очевидные преимущества по сравнению с двумя другими методами субстрата. Преимущества Sapphire Substrate в основном отражаются в стабильности устройства, технологии зрелой подготовки, неабитке видимого света, хорошей передачи света и умеренной цене. Согласно данным, 80% светодиодных компаний в мире используют Sapphire в качестве материала субстрата.

В дополнение к вышеупомянутому поле, сапфировые кристаллы также могут использоваться на экранах мобильного телефона, медицинском оборудовании, украшениях ювелирных изделий и других областях. Кроме того, они также могут использоваться в качестве оконных материалов для различных научных инструментов обнаружения, таких как линзы и призмы.

Подготовка сапфировых кристаллов

В 1964 году Poladino, AE и ROTTER BD впервые применил этот метод к росту кристаллов сапфира. До настоящего времени было получено большое количество высококачественных сапфировых кристаллов. Принцип: во -первых, сырье нагревается до точки плавления, чтобы образовать расплав, а затем для контакта с поверхностью расплава используется монокристаллическое семя (то есть кристалл семян). Из-за разности температуры граница с твердым жидкостью между кристаллом семян и расплавом переохлаждается, поэтому расплава начинает затвердевать на поверхности кристалла семян и начинает выращивать мольсталл с тем же кристаллическимСеменный кристаллПолем В то же время кристалл семян медленно тянут вверх и вращается с определенной скоростью. Когда кристалл семян вытягивается, расплава постепенно затвердевает на границе с твердым жидкостью, а затем образуется монокристалл. Это метод выращивания кристаллов из расплава путем вытягивания кристалла семян, который может придумать высококачественные монокристаллы из расплава. Это один из часто используемых методов роста кристаллов.

Преимущества использования метода Czochralski для выращивания кристаллов:

(1) скорость роста быстрая, а высококачественные монокристаллы могут быть выращены за короткий период времени; 

(2) Кристалл растет на поверхности расплава и не контактирует с тиглевой стенкой, что может эффективно снизить внутреннее напряжение кристалла и улучшить качество кристалла. 

Однако основным недостатком этого метода выращивания кристаллов является то, что диаметр кристалла, который может быть выращен, невелик, что не способствует росту кристаллов большого размера.

Метод киропулоса для выращивания сапфировых кристаллов

Метод Kyropoulos, изобретенный Kyropouls в 1926 году, называется методом KY. Его принцип аналогичен принципу метода Чокральски, то есть кристалл семян вступает в контакт с поверхностью расплава, а затем медленно тянутся вверх. Однако после того, как кристалл семян в течение определенного периода времени вытягивается вверх, чтобы образовать кристаллическую шею, кристалл семян больше не подтягивается и не вращается после скорости затвердевания границы раздела между расплавом и кристаллом семян стабилен. Монокристалл постепенно закрепляется сверху вниз, контролируя скорость охлаждения, и, наконец,монокристаллобразуется.

Продукты, произведенные процессом киббинга, имеют характеристики высокого качества, низкой плотности дефектов, большого размера и лучшей экономической эффективности.

Рост сапфировых кристаллов с помощью метода управляемой плесени

В качестве специальной технологии роста кристаллов метод управляемой плесени используется в следующем принципе: путем размещения высокой температуры плавления в форму расплав всасывается на плесени при капиллярном действии формы для достижения контакта с кристаллом семян, и монокристалл может образовываться во время потягивания кристалля семян и непрерывного укрепления. В то же время размер края и форма формы имеют определенные ограничения на размер кристалла. Следовательно, этот метод имеет определенные ограничения в процессе применения и применим только к специальным кристаллам сапфира специальной формы, таких как трубчатые и U-образные.

Сапфировый рост кристаллов методом теплообмена

Метод теплообмена для подготовки кристаллов сапфира большого размера был изобретен Фредом Шмидом и Деннисом в 1967 году. Метод теплообмена обладает хорошим эффектом теплоизоляции, может независимо контролировать градиент температуры расплава и кристалл, обладает хорошим управляемостью и легче выращивать кристаллы сапфира с низким дистокацией и большим размером.

Преимущество использования метода теплообмена для выращивания сапфировых кристаллов состоит в том, что тигбл, кристалл и обогреватель не движутся во время роста кристаллов, что устраняет растягивающее действие метода KYVO и метод тяги, уменьшая факторы интерференции человека и, таким образом, избегая дефектов кристаллов, вызванных механическим движением; В то же время, скорость охлаждения можно контролировать, чтобы уменьшить тепловое напряжение кристаллов, а также полученные дефекты кристаллического растрескивания и дислокации, и могут выращивать более крупные кристаллы. Его легче работать и имеет хорошие перспективы развития.

Справочные источники:

[1] Чжу Чженфенг. Исследование морфологии поверхности и повреждения трещин сапфировых кристаллов с помощью алмазной проволочной пилы нарезки

[2] Чан Хуэй. Исследование применения технологии роста сапфировых кристаллов крупного размера

[3] Чжан Сюдри. Исследование роста сапфировых кристаллов и применения светодиодов

[4] Лю Цзе. Обзор методов и характеристик подготовки кристаллов сапфира