Сіз сапфир туралы қаншалықты білесіз?

Сапфир кристалытазалығы 99,995%-дан жоғары жоғары таза глинозем ұнтағынан өсіріледі. Бұл жоғары таза алюминий тотығына сұраныстың ең үлкен аймағы. Оның артықшылығы жоғары беріктік, жоғары қаттылық және тұрақты химиялық қасиеттерге ие. Ол жоғары температура, коррозия және соққы сияқты қатал ортада жұмыс істей алады. Ол қорғаныс және азаматтық техникада, микроэлектроника технологиясында және басқа салаларда кеңінен қолданылады.

From high-purity alumina powder to sapphire crystal

Сапфирдің негізгі қолданылуы

Жарықдиодты субстрат сапфирдің ең үлкен қолданылуы болып табылады. Жарықтандыруда жарықдиодты қолдану флуоресцентті лампалар мен энергияны үнемдейтін шамдардан кейінгі үшінші революция болып табылады. Жарық диодты принципі электр энергиясын жарық энергиясына айналдыру болып табылады. Ток жартылай өткізгіш арқылы өткенде, саңылаулар мен электрондар біріктіріледі, ал артық энергия жарық энергиясы ретінде босатылып, ақырында жарық сәулесінің әсерін тудырады.LED чип технологиясынегізделгенэпитаксиалды пластиналар. Субстратқа тұндырылған газтәрізді материалдардың қабаттары арқылы субстрат материалдарына негізінен кремний субстраты,кремний карбиді субстратжәне сапфир субстрат. Олардың ішінде сапфир субстратының басқа екі субстрат әдісіне қарағанда айқын артықшылықтары бар. Сапфир субстратының артықшылықтары негізінен құрылғының тұрақтылығында, жетілген дайындау технологиясында, көрінетін жарықты сіңірмеуде, жақсы жарық өткізгіштікте және қалыпты бағада көрінеді. Мәліметтер бойынша, әлемде жарықдиодты компаниялардың 80% субстрат материалы ретінде сапфирді пайдаланады.

Жоғарыда аталған саладан басқа, сапфир кристалдарын ұялы телефон экрандарында, медициналық жабдықтарда, зергерлік бұйымдарды безендіруде және басқа да салаларда қолдануға болады. Сонымен қатар, олар линзалар мен призмалар сияқты әртүрлі ғылыми анықтау құралдары үшін терезе материалдары ретінде де пайдаланылуы мүмкін.

Сапфир кристалдарын дайындау

1964 жылы Поладино, А.Э және Роттер, БД алғаш рет бұл әдісті сапфир кристалдарының өсуіне қолданды. Осы уақытқа дейін жоғары сапалы сапфир кристалдары көптеп шығарылды. Бұл принцип: біріншіден, шикізат балқыма түзу үшін балқу температурасына дейін қызады, содан кейін балқыма бетімен жанасу үшін бір кристалды тұқым (яғни, тұқымдық кристал) қолданылады. Температура айырмашылығына байланысты тұқымдық кристал мен балқыма арасындағы қатты-сұйықтық интерфейсі өте суытады, сондықтан балқыма тұқымдық кристалдың бетінде қатая бастайды және кристалдық құрылымы бірдей монокристалды өсіре бастайды.тұқымдық кристал. Бұл кезде тұқым кристалы баяу жоғары қарай тартылып, белгілі бір жылдамдықпен айналады. Тұқымдық кристалды тартып алғанда, балқыма қатты-сұйықтық интерфейсінде біртіндеп қатып қалады, содан кейін монокристал пайда болады. Бұл балқымадан жоғары сапалы монокристалдарды дайындауға болатын тұқымдық кристалды тарту арқылы балқымадан кристалдарды өсіру әдісі. Бұл кристалды өсірудің жиі қолданылатын әдістерінің бірі.

Кристалдарды өсіру үшін Чохральский әдісін қолданудың артықшылықтары:

(1) өсу қарқыны жылдам және жоғары сапалы монокристалдарды қысқа мерзімде өсіруге болады; 

(2) кристал балқыманың бетінде өседі және тигель қабырғасымен байланыспайды, бұл кристалдың ішкі кернеуін тиімді төмендетеді және кристалдың сапасын жақсартады. 

Дегенмен, кристалдарды өсірудің бұл әдісінің негізгі кемшілігі - өсіруге болатын кристалдың диаметрі кішкентай, бұл үлкен өлшемді кристалдардың өсуіне қолайлы емес.

Сапфир кристалдарын өсіруге арналған Киропулос әдісі

1926 жылы Киропуль ойлап тапқан Киропулос әдісі KY әдісі деп аталады. Оның принципі Чохральский әдісіне ұқсас, яғни тұқымдық кристалды балқыманың бетімен жанастырып, содан кейін баяу жоғары қарай тартады. Дегенмен, тұқым кристалы кристалдық мойын қалыптастыру үшін біраз уақыт бойы жоғары қарай тартылғаннан кейін, балқыма мен тұқым кристалы арасындағы интерфейстің қату жылдамдығы тұрақты болғаннан кейін тұқым кристалы енді тартылмайды немесе айналмайды. Монокристалл салқындату жылдамдығын бақылау арқылы бірте-бірте жоғарыдан төменге дейін қатаяды, ең соңындамонокристалқалыптасады.

Кептіру процесінде өндірілетін өнімдер жоғары сапалы, төмен ақау тығыздығы, үлкен өлшем және жақсы экономикалық тиімділік сипаттамаларына ие.

Сапфир кристалының жетекші қалып әдісімен өсуі

Арнайы кристалды өсіру технологиясы ретінде басқарылатын қалып әдісі келесі принципте қолданылады: қалыпқа жоғары балқу температурасын орналастыру арқылы, балқыма тұқымдық кристалмен байланысқа қол жеткізу үшін қалыптың капиллярлық әрекеті арқылы қалыпқа сорылады. , және тұқымдық кристалды тарту және үздіксіз қатаю кезінде бір кристал түзілуі мүмкін. Сонымен қатар, қалыптың жиектерінің өлшемі мен пішіні кристалл өлшеміне белгілі бір шектеулерге ие. Сондықтан бұл әдіс қолдану процесінде белгілі шектеулерге ие және тек құбырлы және U-тәрізді сияқты арнайы пішінді сапфир кристалдарына ғана қолданылады.

Жылу алмасу әдісімен сапфир кристалының өсуі

Үлкен өлшемді сапфир кристалдарын дайындауға арналған жылу алмасу әдісін 1967 жылы Фред Шмид пен Деннис ойлап тапты. Жылу алмасу әдісі жақсы жылу оқшаулау әсеріне ие, балқыма мен кристалдың температуралық градиентін дербес басқара алады, жақсы басқарылады және дислокациясы төмен және үлкен өлшемді сапфир кристалдарын өсіру оңайырақ.

Сапфир кристалдарын өсіру үшін жылу алмасу әдісін қолданудың артықшылығы мынада: тигель, кристал және қыздырғыш кристалдардың өсуі кезінде қозғалмайды, киво әдісінің және тарту әдісінің созылу әрекетін болдырмайды, адамның кедергі факторларын азайтады, осылайша кристалды болдырмайды. механикалық қозғалыстан туындаған ақаулар; сонымен бірге салқындату жылдамдығын кристалдық термиялық кернеуді және нәтижесінде пайда болатын кристалды крекинг пен дислокация ақауларын азайту үшін басқаруға болады және үлкенірек кристалдарды өсіруге болады. Оны пайдалану оңайырақ және жақсы даму перспективалары бар.

Анықтама көздері:

[1] Чжу Чжэнфэн. Алмаз сым арамен кесу арқылы сапфир кристалдарының беткі морфологиясы мен жарықшақтарының зақымдалуын зерттеу

[2] Чан Хуэй. Үлкен өлшемді сапфир кристалын өсіру технологиясы бойынша қолданбалы зерттеулер

[3] Чжан Сюэпин. Сапфир кристалының өсуі және жарықдиодты қолдану бойынша зерттеулер

[4] Лю Цзе. Сапфир кристалын дайындау әдістері мен сипаттамаларына шолу