Сапфир кристалдары тазалығы >99,995% жоғары таза глинозем ұнтағынан өсіріледі, бұл оларды жоғары таза алюминий тотығына сұраныстың ең үлкен аймағына айналдырады. Олар жоғары беріктік, жоғары қаттылық және тұрақты химиялық қасиеттерді көрсетеді, бұл оларға жоғары температура, коррозия және соққы сияқты қатал ортада жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Олар ұлттық қорғаныста, азаматтық технологияда, микроэлектроникада және басқа салаларда кеңінен қолданылады.
Жоғары таза алюминий тотығы ұнтағынан сапфир кристалдарына дейін
1. Сапфирдің негізгі қолданбалары
Қорғаныс секторында сапфир кристалдары бірінші кезекте зымырандық инфрақызыл терезелер үшін қолданылады. Заманауи соғыс зымырандардағы жоғары дәлдікті талап етеді және инфрақызыл оптикалық терезе осы талапқа жету үшін маңызды құрамдас болып табылады. Зымырандардың жоғары жылдамдықтағы ұшу кезінде қарқынды аэродинамикалық қызуды және әсер етуді бастан кешіретінін ескере отырып, қатал ұрыс ортасымен қатар, радом жоғары беріктікке, соққыға төзімділікке және құмнан, жаңбырдан және басқа да ауыр ауа райы жағдайларынан эрозияға төтеп беру қабілетіне ие болуы керек. Сапфир кристалдары тамаша жарық өткізгіштігімен, жоғары механикалық қасиеттерімен және тұрақты химиялық сипаттамаларымен ракеталық инфрақызыл терезелер үшін тамаша материал болды.
Жарықдиодты субстраттар сапфирдің ең үлкен қолданылуын білдіреді. Жарықдиодты жарықтандыру флуоресцентті және энергияны үнемдейтін лампалардан кейінгі үшінші революция болып саналады. Жарық диодтарының принципі электр энергиясын жарық энергиясына түрлендіруді қамтиды. Ток жартылай өткізгіш арқылы өткенде, саңылаулар мен электрондар біріктіріліп, артық энергияны жарық түрінде босатады, сайып келгенде, жарық береді. Жарықдиодты чиптің технологиясы эпитаксиалды пластинкаларға негізделген, мұнда газ тәрізді материалдар қабатқа қабат-қабатқа түседі. Негізгі субстрат материалдарына кремний субстраттары, кремний карбиді субстраттары және сапфир субстраттары жатады. Олардың ішінде сапфир субстраттары құрылғының тұрақтылығын, жетілген дайындау технологиясын, көрінетін жарықты сіңірмеуін, жақсы жарық өткізгіштігін және орташа құнын қоса алғанда, қалған екеуіне қарағанда айтарлықтай артықшылықтарды ұсынады. Мәліметтер көрсеткендей, әлемдік жарықдиодты компаниялардың 80% субстрат материалы ретінде сапфирді пайдаланады.
Жоғарыда аталған қолданбалардан басқа, сапфир кристалдары ұялы телефон экрандарында, медициналық құрылғыларда, зергерлік бұйымдарды безендіруде және линзалар мен призмалар сияқты әртүрлі ғылыми анықтау құралдарына арналған терезе материалдары ретінде қолданылады.
2. Нарық көлемі және болашағы
Саясаттың қолдауы мен жарықдиодты чиптерді қолданудың кеңейтілген сценарийлеріне байланысты сапфир субстраттарына сұраныс және олардың нарық көлемі екі таңбалы өсуге жетеді деп күтілуде. 2025 жылға қарай сапфир субстраттарын жөнелту көлемі 103 миллион данаға (4 дюймдік субстраттарға түрлендірілген) жетеді деп болжануда, бұл 2021 жылмен салыстырғанда 63%-ға артады, күрделі жылдық өсу қарқыны (CAGR) 2021 жылдан 2025 жылға дейін 13%-ды құрайды. Сапфир субстраттарының нарық көлемі ¥208 ¥2 миллиардқа өседі деп күтілуде. 2021 жылмен салыстырғанда, CAGR 20% 2021 жылдан 2025 жылға дейін. Субстраттардың «прекурсоры» ретінде сапфир кристалдарының нарық көлемі мен өсу үрдісі айқын.
3. Сапфир кристалдарын дайындау
1891 жылы француз химигі Верней А. алғаш рет жасанды асыл тастар кристалдарын алу үшін жалынмен біріктіру әдісін ойлап тапқан кезден бастап жасанды сапфир кристалының өсуін зерттеу бір ғасырдан астам уақытқа созылды. Осы кезеңде ғылым мен технологияның жетістіктері кристалдардың жоғары сапасына, пайдалану көрсеткіштерін жақсартуға және өндіріс шығындарын азайтуға арналған өнеркәсіптік талаптарды қанағаттандыру үшін сапфир өсіру әдістеріне кең ауқымды зерттеулер жүргізді. Сапфир кристалдарын өсірудің әртүрлі жаңа әдістері мен технологиялары пайда болды, мысалы, Чехральский әдісі, Киропулос әдісі, жиегімен анықталған пленкамен қоректенетін өсу (EFG) әдісі және жылу алмасу әдісі (HEM).
3.1 Сапфир кристалдарын өсіруге арналған Чохральский әдісі
1918 жылы Дж.Чочральский ұсынған «Чохральский» әдісі «Чохральский әдісі» деп те аталады (қысқартылған Cz әдісі). 1964 жылы Poladino AE және Rotter BD алғаш рет сапфир кристалдарын өсіру үшін бұл әдісті қолданды. Бүгінгі күні ол жоғары сапалы сапфир кристалдарының көп мөлшерін шығарды. Бұл принцип балқыманы қалыптастыру үшін шикізатты балқытуды, содан кейін балқыма бетіне бір кристалды тұқымды батыруды қамтиды. Қатты-сұйықтық шекарасындағы температура айырмашылығына байланысты қатты салқындату пайда болады, бұл балқыманың тұқым бетінде қатып қалуына және тұқыммен бірдей кристалдық құрылымы бар монокристалдың өсуіне әкеледі. Тұқым белгілі бір жылдамдықпен айналу кезінде баяу жоғары қарай тартылады. Тұқым тартылған кезде, балқыма бірте-бірте интерфейсте қатып, бір кристалды құрайды. Балқымадан кристалды алуды қамтитын бұл әдіс жоғары сапалы монокристалдарды дайындаудың кең таралған әдістерінің бірі болып табылады.
Чохральский әдісінің артықшылықтарына мыналар жатады: (1) қысқа мерзімде жоғары сапалы монокристалдарды алуға мүмкіндік беретін жылдам өсу қарқыны; (2) кристалдар балқыма бетінде тигель қабырғасына тимей өседі, ішкі кернеуді тиімді төмендетеді және кристалдың сапасын жақсартады. Дегенмен, бұл әдістің негізгі кемшілігі үлкен диаметрлі кристалдарды өсірудің қиындығы болып табылады, бұл оны үлкен өлшемді кристалдарды өндіруге аз қолайлы етеді.
3.2 Сапфир кристалдарын өсіруге арналған Киропулос әдісі
1926 жылы Киропулос ойлап тапқан Киропулос әдісі (қысқартылған KY әдісі) Чохральский әдісімен ұқсастықтары бар. Ол тұқымдық кристалды балқыма бетіне батыруды және мойын қалыптастыру үшін оны баяу жоғары қарай тартуды қамтиды. Балқыма-тұқым интерфейсіндегі қату жылдамдығы тұрақтанғаннан кейін, тұқым енді тартылмайды немесе айналмайды. Оның орнына, салқындату жылдамдығы монокристалдың жоғарыдан төмен қарай біртіндеп қатып, ақырында бір кристалды қалыптастыруына мүмкіндік беру үшін бақыланады.
Киропулос процесі жоғары сапалы, төмен ақау тығыздығы, үлкен және қолайлы экономикалық тиімділігі бар кристалдарды шығарады.
3.3 Сапфир кристалдарын өсіруге арналған жиегі анықталған пленкамен қоректенетін өсу (EFG) әдісі
EFG әдісі - пішінді кристалды өсіру технологиясы. Оның принципі балқу температурасы жоғары балқыманы қалыпқа салуды қамтиды. Балқыма капиллярлық әсер арқылы қалыптың жоғарғы жағына тартылады, онда ол тұқымдық кристалмен байланысады. Тұқым тартылып, балқыма қатайған кезде монокристал пайда болады. Қалып жиегінің өлшемі мен пішіні кристалл өлшемдерін шектейді. Демек, бұл әдіс белгілі шектеулерге ие және ең алдымен түтіктер мен U-тәрізді профильдер сияқты пішінді сапфир кристалдарына қолайлы.
3.4 Сапфир кристалдарын өсіруге арналған жылу алмасу әдісі (HEM).
Үлкен өлшемді сапфир кристалдарын дайындауға арналған жылу алмасу әдісін 1967 жылы Фред Шмид пен Деннис ойлап тапты. HEM жүйесі тамаша жылу оқшаулауымен, балқымадағы және кристалдағы температура градиентін тәуелсіз бақылаумен және жақсы басқарылуымен ерекшеленеді. Ол салыстырмалы түрде оңай дислокациясы төмен және үлкен сапфир кристалдарын шығарады.
HEM әдісінің артықшылықтары өсу кезінде тигельде, кристалда және қыздырғышта қозғалыстың болмауы, Киропулос және Чохральский әдістері сияқты тарту әрекеттерін болдырмайды. Бұл адамның кедергісін азайтады және механикалық қозғалыстан туындаған кристалдық ақауларды болдырмайды. Сонымен қатар, салқындату жылдамдығын термиялық кернеуді және нәтижесінде кристалдық крекинг пен дислокация ақауларын азайту үшін басқаруға болады. Бұл әдіс үлкен өлшемді кристалдардың өсуіне мүмкіндік береді, салыстырмалы түрде оңай жұмыс істейді және перспективалы даму перспективаларына ие.
Сапфир кристалының өсуі мен дәл өңдеудегі терең тәжірибесін пайдалана отырып, XKH қорғаныс, жарықдиодты және оптоэлектроника қолданбаларына бейімделген сапфир пластинкасының түпкілікті шешімдерін ұсынады. Сапфирден басқа, біз кремний карбиді (SiC) пластиналары, кремний пластиналары, SiC керамикалық компоненттері және кварц өнімдері сияқты өнімділігі жоғары жартылай өткізгіш материалдардың толық спектрін жеткіземіз. Біз барлық материалдар бойынша ерекше сапаны, сенімділікті және техникалық қолдауды қамтамасыз етеміз, бұл тұтынушыларға озық өнеркәсіптік және зерттеу қолданбаларында серпінді өнімділікке қол жеткізуге көмектесеміз.
Жіберу уақыты: 29 тамыз 2025 ж