Hur mycket vet du om Sapphire?

Safirkristallodlas från aluminiumoxidpulver med hög renhet med en renhet på mer än 99.995%. Det är det största efterfrågan för aluminiumoxid med hög renhet. Det har fördelarna med hög styrka, hög hårdhet och stabila kemiska egenskaper. Det kan fungera i hårda miljöer som hög temperatur, korrosion och påverkan. Det används ofta i försvar och civil teknik, mikroelektronikteknik och andra områden.

Från hög renhet av aluminiumoxidpulver till safirkristall

Nyckelapplikationer av safir

LED -underlag är den största applikationen av safir. Tillämpningen av LED i belysning är den tredje revolutionen efter lysrör och energibesparande lampor. Principen för LED är att omvandla elektrisk energi till lätt energi. När strömmen passerar genom halvledaren kombineras hålen och elektronerna, och överskottsenergin frigörs som lätt energi, vilket slutligen ger effekten av lysande belysning.LED -chipteknikär baserad påepitaxial wafers. Genom lager av gasformiga material som deponerats på underlaget inkluderar substratmaterialet huvudsakligen kiselsubstrat,kiselkarbidunderlagoch safirsubstrat. Bland dem har Sapphire -substrat uppenbara fördelar jämfört med de andra två substratmetoderna. Fördelarna med safirsubstrat återspeglas huvudsakligen i enhetsstabilitet, mogen beredningsteknik, icke-absorption av synligt ljus, god ljusöverföring och måttligt pris. Enligt data använder 80% av LED -företagen i världen safir som substratmaterial.

Förutom det ovannämnda fältet kan safirkristaller också användas i mobiltelefonskärmar, medicinsk utrustning, smyckedekoration och andra områden. Dessutom kan de också användas som fönstermaterial för olika vetenskapliga detekteringsinstrument som linser och prismor.

Förberedelse av safirkristaller

1964 använde Poladino, AE och Rotter först denna metod på tillväxten av safirkristaller. Hittills har ett stort antal högkvalitativa safirkristaller producerats. Principen är: För det första upphettas råvarorna till smältpunkten för att bilda en smälta, och sedan används ett enda kristallfrö (dvs frökristall) för att kontakta ytan på smältan. På grund av temperaturskillnaden är det fasta vätskegränssnittet mellan frökristallen och smältan superkyld, så smältan börjar stelna på ytan av frökristallen och börjar växa en enda kristall med samma kristallstruktur somfrökristall. Samtidigt dras frökristallen långsamt uppåt och roteras med en viss hastighet. När frökristallen dras, stelnar smältan gradvis vid det fasta vätskan och sedan bildas en enda kristall. Detta är en metod för att odla kristaller från en smälta genom att dra en frökristall, som kan framställa högkvalitativa enkelkristaller från smältan. Det är en av de vanligt använda kristalltillväxtmetoderna.

Fördelarna med att använda Czochralski -metoden för att odla kristaller är:

(1) tillväxttakten är snabb och högkvalitativa enskilda kristaller kan odlas på kort tid; 

(2) Kristallen växer på ytan av smältan och kontaktar inte degelväggen, vilket effektivt kan minska den inre spänningen i kristallen och förbättra kristallkvaliteten. 

En stor nackdel med denna metod för växande kristaller är emellertid att diametern på kristallen som kan odlas är liten, vilket inte är gynnsamt för tillväxten av stora kristaller.

Kyropoulos -metod för att odla safirkristaller

Kyropoulos -metoden, uppfann av Kyropouls 1926, kallas KY -metoden. Dess princip liknar den för Czochralski -metoden, det vill säga frökristallen föras i kontakt med ytan på smältan och sedan långsamt dras uppåt. Men efter att frökristallen dras uppåt under en tid för att bilda en kristallhals, dras inte frökristallen längre upp eller roteras efter stelningshastigheten för gränssnittet mellan smältan och frökristallen är stabil. Enkelkristallen stelnar gradvis från toppen till botten genom att kontrollera kylningshastigheten och slutligen aenkristallbildas.

De produkter som produceras av kibblingprocessen har egenskaperna för hög kvalitet, låg defektdensitet, stor storlek och bättre kostnadseffektivitet.

Sapphire Crystal Growth med guidad mögelmetod

Som en speciell kristalltillväxtteknologi används den styrda mögelmetoden i följande princip: Genom att placera en hög smältpunktsmälta i formen sugs smältan på formen av kapillärverkan av formen för att uppnå kontakt med frökristallen, och en enda kristall kan bildas under frökristallen och kontinuerlig stelning. Samtidigt har formens kantstorlek och form vissa begränsningar för kristallstorleken. Därför har denna metod vissa begränsningar i applikationsprocessen och är endast tillämplig på specialformade safirkristaller såsom rörformade och U-formade.

SAPPHIRE Crystal Growth med Heat Exchange Method

Värmeutbytesmetoden för att framställa stora safirkristaller uppfanns av Fred Schmid och Dennis 1967. Värmeväxlingsmetoden har god värmeisoleringseffekt, kan självständigt kontrollera temperaturgradienten för smältan och kristallen, har god kontrollerbarhet och är lättare att odla safirkristaller med låg disoktion och stor storlek.

Fördelen med att använda värmeväxlingsmetoden för att odla safirkristaller är att degeln, kristallen och värmaren inte rör sig under kristalltillväxt, eliminerar sträckningsverkan av Kyvo -metoden och dragningsmetoden, minskar mänskliga interferensfaktorer och därmed undviker kristalldefekter orsakade av mekanisk rörelse; Samtidigt kan kylningshastigheten styras för att minska kristalltermalspänning och den resulterande kristallspricknings- och dislokationens defekter och kan växa större kristaller. Det är lättare att driva och har goda utvecklingsutsikter.

Referenskällor:

[1] Zhu Zhenfeng. Forskning om ytmorfologi och sprickskador av safirkristaller genom diamanttråd såg skivning

[2] Chang Hui. Applikationsforskning om storstora safirkristalltillväxtteknologi

[3] Zhang Xuinging. Forskning om safirkristalltillväxt och LED -applikation

[4] Liu Jie. Översikt över safirkristallberedningsmetoder och egenskaper