Saffierkristallen wurde groeid út heechsuvere aluminiumoxidepoeier mei in suverens fan >99.995%, wêrtroch't se it gebiet mei de grutste fraach binne nei heechsuvere aluminiumoxide. Se litte hege sterkte, hege hurdens en stabile gemyske eigenskippen sjen, wêrtroch't se kinne operearje yn rûge omjouwings lykas hege temperatueren, korrosje en ynfloed. Se wurde in soad brûkt yn nasjonale ferdigening, sivile technology, mikro-elektroanika en oare fjilden.
Fan aluminiumoxidepoeier mei hege suverens oant saffierkristallen
1Wichtige tapassingen fan saffier
Yn 'e ferdigeningssektor wurde saffierkristallen benammen brûkt foar ynfrareadfinsters fan raketten. Moderne oarlochsfiering freget hege presyzje yn raketten, en it ynfraread optyske finster is in kritysk ûnderdiel om oan dizze eask te foldwaan. Mei it each op it feit dat raketten ûnderfine mei intense aerodynamyske waarmte en ynfloed tidens hege snelheidsflechten, tegearre mei rûge gefjochtsomjouwings, moat de radome hege sterkte, ynfloedresistinsje en it fermogen hawwe om eroazje fan sân, rein en oare swiere waarsomstannichheden te wjerstean. Saffierkristallen, mei har poerbêste ljochtoerdracht, superieure meganyske eigenskippen en stabile gemyske skaaimerken, binne in ideaal materiaal wurden foar ynfrareadfinsters fan raketten.
LED-substraten fertsjintwurdigje de grutste tapassing fan saffier. LED-ferljochting wurdt beskôge as de tredde revolúsje nei fluoreszinte en enerzjybesparjende lampen. It prinsipe fan LED's omfettet it omsetten fan elektryske enerzjy yn ljochtenerzjy. As stroom troch in healgeleider giet, kombinearje gatten en elektroanen, wêrtroch't oerstallige enerzjy frijkomt yn 'e foarm fan ljocht, wat úteinlik ferljochting produseart. LED-chiptechnology is basearre op epitaksiale wafers, wêrby't gasfoarmige materialen laach foar laach op in substraat ôfset wurde. De wichtichste substraatmaterialen omfetsje silisiumsubstraten, silisiumkarbidsubstraten en saffiersubstraten. Saffiersubstraten biede wichtige foardielen boppe de oare twa, ynklusyf apparaatstabiliteit, folwoeksen tariedingstechnology, net-absorpsje fan sichtber ljocht, goede ljochtoerdracht en matige kosten. Gegevens litte sjen dat 80% fan 'e wrâldwide LED-bedriuwen saffier brûke as har substraatmateriaal.
Neist de neamde tapassingen wurde saffierkristallen ek brûkt yn mobile tillefoanskermen, medyske apparaten, sieradendekoraasje, en as finstermaterialen foar ferskate wittenskiplike deteksje-ynstruminten lykas lenzen en prisma's.
2. Merkgrutte en perspektiven
Oandreaun troch beliedsstipe en de útwreidzjende tapassingsscenario's fan LED-chips, wurdt ferwachte dat de fraach nei saffiersubstraten en har merkgrutte in dûbelsifersgroei sille berikke. Tsjin 2025 wurdt ferwachte dat it ferstjoervolume fan saffiersubstraten 103 miljoen stikken sil berikke (omrekkene nei 4-inch substraten), wat in tanimming fan 63% fertsjintwurdiget yn ferliking mei 2021, mei in gearstalde jierlikse groeisnelheid (CAGR) fan 13% fan 2021 oant 2025. De merkgrutte fan saffiersubstraten wurdt ferwachte ¥8 miljard te berikken yn 2025, in tanimming fan 108% yn ferliking mei 2021, mei in CAGR fan 20% fan 2021 oant 2025. As de "foargonger" fan substraten binne de merkgrutte en groeitrend fan saffierkristallen dúdlik.
3. Tarieding fan saffierkristallen
Sûnt 1891, doe't de Frânske skiekundige Verneuil A. de flammefúzjemetoade útfûn om foar it earst keunstmjittige edelstiennenkristallen te produsearjen, hat de stúdzje fan keunstmjittige saffierkristalgroei mear as in ieu duorre. Yn dizze perioade hawwe foarútgong yn wittenskip en technology útwreide ûndersyk nei saffiergroeitechniken oandreaun om te foldwaan oan yndustriële easken foar hegere kristalkwaliteit, ferbettere gebrûkssifers en ferlege produksjekosten. Ferskate nije metoaden en technologyen binne ûntstien foar it kweken fan saffierkristallen, lykas de Czochralski-metoade, Kyropoulos-metoade, edge-defined film-fed growth (EFG)-metoade en waarmtewikselmetoade (HEM).
3.1 Czochralski-metoade foar it kweken fan saffierkristallen
De Czochralski-metoade, ûntwikkele troch Czochralski J. yn 1918, is ek wol bekend as de Czochralski-technyk (ôfkoarte as de Cz-metoade). Yn 1964 hawwe Poladino AE en Rotter BD dizze metoade foar it earst tapast om saffierkristallen te kweken. Oant no ta hat it in grut oantal saffierkristallen fan hege kwaliteit produsearre. It prinsipe omfettet it smelten fan it rau materiaal om in smelt te foarmjen, en dan in ienkristalsied yn it smeltoerflak te dûken. Troch it temperatuerferskil oan 'e fêste stof-floeistof-ynterface fynt superkuolling plak, wêrtroch't de smelt op it siedoerflak stollet en in ienkristal begjint te groeien mei deselde kristalstruktuer as it sied. It sied wurdt stadich omheech lutsen wylst it mei in bepaalde snelheid rotearret. As it sied lutsen wurdt, stollet de smelt stadichoan oan 'e ynterface, wêrtroch't in ienkristal ûntstiet. Dizze metoade, dy't it lûken fan in kristal út 'e smelt omfettet, is ien fan 'e gewoane techniken foar it tarieden fan ienkristalen fan hege kwaliteit.
De foardielen fan 'e Czochralski-metoade omfetsje: (1) rappe groeisnelheid, wêrtroch't yn koarte tiid ienkristallen fan hege kwaliteit produsearre wurde kinne; (2) kristallen groeie oan it smelte oerflak sûnder kontakt mei de kroeswand, wêrtroch't ynterne spanning effektyf fermindere wurdt en de kristalkwaliteit ferbettere wurdt. In grut neidiel fan dizze metoade is lykwols de muoite om kristallen mei in grutte diameter te kweken, wêrtroch't it minder geskikt is foar it produsearjen fan grutte kristallen.
3.2 Kyropoulos-metoade foar it kweken fan saffierkristallen
De Kyropoulos-metoade, útfûn troch Kyropoulos yn 1926 (ôfkoarte as de KY-metoade), dielt oerienkomsten mei de Czochralski-metoade. It giet om it dûken fan in siedkristal yn it smelte oerflak en it stadich omheech lûken om in nekke te foarmjen. Sadree't de stollingssnelheid oan 'e smelte-sied-ynterface stabilisearre is, wurdt it sied net mear lutsen of draaid. Ynstee dêrfan wurdt de ôfkuollingssnelheid kontroleare om it ienkele kristal stadichoan fan boppen nei ûnderen te stollen, en úteinlik in ienkel kristal te foarmjen.
It Kyropoulos-proses produseart kristallen mei hege kwaliteit, lege defekttichtens, grutte en geunstige kosten-effektiviteit.
3.3 Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG) Metoade foar it kweken fan saffierkristallen
De EFG-metoade is in technology foar foarme kristalgroei. It prinsipe dêrfan giet oer it pleatsen fan in smelt mei in heech smeltpunt yn in mal. De smelt wurdt fia kapillêre aksje nei de boppekant fan 'e mal lutsen, dêr't it kontakt makket mei it siedkristal. As it sied lutsen wurdt en de smelt stollet, foarmet in inkele kristal. De grutte en foarm fan 'e râne fan 'e mal beheine de kristalôfmjittings. Dêrtroch hat dizze metoade bepaalde beheiningen en is benammen geskikt foar foarme saffierkristallen lykas buizen en U-foarmige profilen.
3.4 Waarmtewikselmetoade (HEM) foar it kweken fan saffierkristallen
De waarmtewikselmetoade foar it tarieden fan grutte saffierkristallen waard útfûn troch Fred Schmid en Dennis yn 1967. It HEM-systeem hat poerbêste termyske isolaasje, ûnôfhinklike kontrôle fan 'e temperatuergradiënt yn 'e smelt en it kristal, en goede kontrôleerberens. It produseart relatyf maklik saffierkristallen mei lege dislokaasje en grutte.
De foardielen fan 'e HEM-metoade omfetsje de ôfwêzigens fan beweging yn 'e kroes, kristal en ferwaarmingsapparaat tidens de groei, wêrtroch lûkaksjes lykas dy yn 'e Kyropoulos- en Czochralski-metoaden eliminearre wurde. Dit ferminderet minsklike ynterferinsje en foarkomt kristaldefekten feroarsake troch meganyske beweging. Derneist kin de koelsnelheid kontroleare wurde om termyske stress en resultearjende kristalbarst- en ûntwrichtingsdefekten te minimalisearjen. Dizze metoade makket de groei fan grutte kristallen mooglik, is relatyf maklik te betsjinjen en hat beloftefolle ûntwikkelingsperspektiven.
Mei djippe ekspertize yn saffierkristalgroei en presyzjeferwurking, leveret XKH end-to-end oanpaste saffierwaferoplossingen ôfstimd op definsje-, LED- en opto-elektronika-tapassingen. Neist saffier leverje wy in folslein oanbod fan hege prestaasjes healgeleidermaterialen, ynklusyf silisiumkarbide (SiC) wafers, silisiumwafers, SiC keramyske komponinten en kwartsprodukten. Wy soargje foar útsûnderlike kwaliteit, betrouberens en technyske stipe foar alle materialen, wêrtroch klanten baanbrekkende prestaasjes kinne berikke yn avansearre yndustriële en ûndersykstapassingen.
Pleatsingstiid: 29 augustus 2025