Makristalo a safiro amalimidwa kuchokera ku ufa wa alumina woyera kwambiri wokhala ndi chiyero cha >99.995%, zomwe zimapangitsa kuti akhale malo ofunikira kwambiri a alumina woyera kwambiri. Amakhala ndi mphamvu zambiri, kuuma kwambiri, komanso mankhwala okhazikika, zomwe zimawathandiza kugwira ntchito m'malo ovuta monga kutentha kwambiri, dzimbiri, komanso kukhudzidwa. Amagwiritsidwa ntchito kwambiri pachitetezo cha dziko, ukadaulo wa anthu wamba, ma microelectronics, ndi zina.
Kuchokera ku ufa wa alumina woyera kwambiri mpaka makhiristo a safiro
1Kugwiritsa Ntchito Kwambiri kwa Sapphire
Mu gawo la chitetezo, makhiristo a safiro amagwiritsidwa ntchito makamaka pa mawindo a infrared a zida zankhondo. Nkhondo zamakono zimafuna kulondola kwambiri pa zida zankhondo, ndipo zenera la infrared optical ndi gawo lofunika kwambiri kuti izi zitheke. Poganizira kuti zida zankhondo zimakumana ndi kutentha kwambiri komanso kugundana kwambiri panthawi yothamanga kwambiri, komanso malo ovuta ankhondo, radome iyenera kukhala ndi mphamvu zambiri, kukana kugundana, komanso kuthekera kopirira kukokoloka kwa nthaka kuchokera ku mchenga, mvula, ndi nyengo zina zoopsa. Makhiristo a safiro, okhala ndi kuwala kwawo kwabwino, mphamvu zabwino kwambiri zamakaniko, komanso makhalidwe okhazikika a mankhwala, akhala chinthu chabwino kwambiri pa mawindo a infrared a zida zankhondo.
Ma LED substrates ndi omwe amagwiritsidwa ntchito kwambiri ndi safiro. Kuwala kwa LED kumaonedwa kuti ndi kusintha kwachitatu pambuyo pa nyali zowala komanso zopulumutsa mphamvu. Mfundo ya ma LED imaphatikizapo kusintha mphamvu zamagetsi kukhala mphamvu yowala. Mphamvu ikadutsa mu semiconductor, mabowo ndi ma elekitironi amaphatikizana, kutulutsa mphamvu yochulukirapo mu mawonekedwe a kuwala, zomwe pamapeto pake zimapangitsa kuwunikira. Ukadaulo wa chip wa LED umachokera ku ma wafers a epitaxial, komwe zinthu za gasi zimayikidwa pa substrate. Zipangizo zazikulu za substrate zimaphatikizapo ma silicon substrates, ma silicon carbide substrates, ndi ma safiro substrates. Pakati pa izi, ma safiro substrates amapereka zabwino zazikulu kuposa ziwiri zina, kuphatikiza kukhazikika kwa chipangizo, ukadaulo wokonzekera bwino, kusayamwa kwa kuwala kowoneka, kutumiza bwino kuwala, komanso mtengo wochepa. Deta ikuwonetsa kuti 80% ya makampani apadziko lonse lapansi a LED amagwiritsa ntchito safiro ngati zinthu zawo za substrate.
Kuwonjezera pa ntchito zomwe zatchulidwazi, makhiristo a safiro amagwiritsidwanso ntchito pa mafoni, zipangizo zachipatala, zokongoletsera zodzikongoletsera, komanso ngati zipangizo zowunikira zasayansi zosiyanasiyana monga magalasi ndi ma prism.
2. Kukula kwa Msika ndi Zomwe Zikuyembekezeka
Chifukwa cha thandizo la mfundo ndi kukula kwa ma LED chips, kufunikira kwa ma sapphire substrates ndi kukula kwawo pamsika kukuyembekezeka kufika pakukula kwa manambala awiri. Pofika chaka cha 2025, kuchuluka kwa ma sapphire substrates akuyembekezeka kufika pa zidutswa 103 miliyoni (zosinthidwa kukhala ma substrates a mainchesi 4), zomwe zikuyimira kuwonjezeka kwa 63% poyerekeza ndi 2021, ndi kuchuluka kwa kukula kwa pachaka (CAGR) kwa 13% kuyambira 2021 mpaka 2025. Kukula kwa msika wa ma sapphire substrates kukuyembekezeka kufika pa ¥8 biliyoni pofika 2025, kuwonjezeka kwa 108% poyerekeza ndi 2021, ndi CAGR ya 20% kuyambira 2021 mpaka 2025. Monga "chiyambi" cha ma sapphire substrates, kukula kwa msika ndi kukula kwa ma crystals a sapphire zikuonekeratu.
3. Kukonzekera Makristalo a Sapphire
Kuyambira mu 1891, pamene katswiri wa sayansi ya zamankhwala wa ku France Verneuil A. adapanga njira yolumikizira malawi kuti apange makristalo a miyala yamtengo wapatali koyamba, kuphunzira za kukula kwa makristalo a safiro kwatenga zaka zoposa zana. Munthawi imeneyi, kupita patsogolo kwa sayansi ndi ukadaulo kwapangitsa kuti pakhale kafukufuku wambiri pa njira zokulira makristalo a safiro kuti akwaniritse zosowa zamafakitale za mtundu wapamwamba wa makristalo, kuchuluka kwa magwiritsidwe ntchito, komanso kuchepetsa ndalama zopangira. Njira ndi ukadaulo watsopano wawonekera pokulira makristalo a safiro, monga njira ya Czochralski, njira ya Kyropoulos, njira yokulira ya film-fed growth (EFG), ndi njira yosinthira kutentha (HEM).
3.1 Njira ya Czochralski Yokulira Makristalo a Sapphire
Njira ya Czochralski, yomwe idayambitsidwa ndi Czochralski J. mu 1918, imadziwikanso kuti njira ya Czochralski (yofupikitsidwa ngati njira ya Cz). Mu 1964, Poladino AE ndi Rotter BD adagwiritsa ntchito njira iyi koyamba kubzala makristalo a safiro. Mpaka pano, yapanga makristalo ambiri apamwamba a safiro. Mfundoyi ikuphatikizapo kusungunula zinthu zopangira kuti zipange kusungunuka, kenako kumiza mbewu imodzi ya kristalo pamwamba pa kusungunuka. Chifukwa cha kusiyana kwa kutentha pa malo olumikizirana olimba ndi madzi, supercooling imachitika, zomwe zimapangitsa kusungunuka kuuma pamwamba pa mbewu ndikuyamba kukulitsa kristalo imodzi yokhala ndi kapangidwe kofanana ndi ka kristalo monga mbewu. Mbewuyo imakokedwa pang'onopang'ono mmwamba uku ikuzungulira pa liwiro linalake. Pamene mbewu ikukokedwa, kusungunuka kumauma pang'onopang'ono pamalo olumikizirana, ndikupanga kristalo imodzi. Njira iyi, yomwe ikuphatikizapo kukoka kristalo kuchokera ku kusungunuka, ndi imodzi mwa njira zodziwika bwino zokonzekera makristalo amodzi apamwamba.
Ubwino wa njira ya Czochralski ndi monga: (1) kukula msanga, zomwe zimathandiza kupanga makhiristo amodzi apamwamba kwambiri munthawi yochepa; (2) makhiristo amakula pamwamba pa kusungunuka popanda kukhudzana ndi khoma lophimbidwa, zomwe zimachepetsa kupsinjika kwamkati ndikukweza mtundu wa makhiristo. Komabe, vuto lalikulu la njira iyi ndi vuto lokulitsa makhiristo akuluakulu, zomwe zimapangitsa kuti asagwiritsidwe ntchito popanga makhiristo akuluakulu.
3.2 Njira ya Kyropoulos Yokulira Makristalo a Sapphire
Njira ya Kyropoulos, yomwe Kyropoulos adapanga mu 1926 (yofupikitsidwa ngati njira ya KY), imafanana ndi njira ya Czochralski. Imafuna kumiza kristalo wa mbewu pamwamba pa kusungunuka ndikukoka pang'onopang'ono mmwamba kuti apange khosi. Pamene kuchuluka kwa kuuma kwa kristalo pamalo osungunuka kwakhazikika, mbewuyo siikukokanso kapena kuzungulira. M'malo mwake, kuchuluka kwa kuzizira kumayendetsedwa kuti kristalo imodzi ikhale yolimba pang'onopang'ono kuchokera pamwamba kupita pansi, pamapeto pake kupanga kristalo imodzi.
Njira ya Kyropoulos imapanga makhiristo apamwamba kwambiri, ofooka pang'ono, akuluakulu, komanso otchipa bwino.
3.3 Njira Yokulira Makristalo a Sapphire Yofotokozedwa ndi Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG)
Njira ya EFG ndi ukadaulo wokulirapo wa makristalo. Mfundo yake ndi kuyika kusungunuka kwa malo okwera kwambiri mu chikombole. Kusungunukako kumakokedwa pamwamba pa chikombole kudzera mu capillary action, komwe kumakhudza kristalo wa mbewu. Pamene mbewuyo ikukokedwa ndipo kusungunukako kumauma, kristalo imodzi imapangidwa. Kukula ndi mawonekedwe a m'mphepete mwa chikombole zimaletsa kukula kwa kristalo. Chifukwa chake, njira iyi ili ndi zoletsa zina ndipo ndi yoyenera makamaka makristalo ooneka ngati safiro monga machubu ndi ma profiles ooneka ngati U.
3.4 Njira Yosinthira Kutentha (HEM) Pokulitsa Makristalo a Sapphire
Njira yosinthira kutentha pokonzekera makristasi akuluakulu a safiro idapangidwa ndi Fred Schmid ndi Dennis mu 1967. Dongosolo la HEM lili ndi kutchinjiriza kwabwino kwambiri kwa kutentha, kuwongolera kutentha kosasunthika mu kusungunuka ndi kristalo, komanso kusinthasintha kwabwino. Limapanga mosavuta makristasi a safiro omwe ali ndi kusinthasintha kochepa komanso akuluakulu.
Ubwino wa njira ya HEM ndi monga kusayenda mu chotenthetsera, kristalo, ndi chotenthetsera panthawi yomera, kuchotsa zochita zokoka monga zomwe zimachitika mu njira za Kyropoulos ndi Czochralski. Izi zimachepetsa kusokoneza kwa anthu ndikupewa zolakwika za kristalo zomwe zimachitika chifukwa cha kayendedwe ka makina. Kuphatikiza apo, liwiro lozizira limatha kulamulidwa kuti lichepetse kupsinjika kwa kutentha komanso zolakwika zomwe zimayambitsa kusweka kwa kristalo ndi kusuntha kwa malo. Njira iyi imalola kukula kwa makristalo akuluakulu, ndi yosavuta kugwiritsa ntchito, ndipo ili ndi chiyembekezo chabwino cha chitukuko.
Pogwiritsa ntchito ukatswiri wozama pakukula kwa makristalo a safiro ndi kukonza molondola, XKH imapereka njira zopangira ma wafer a safiro zomwe zimapangidwa kuti zigwirizane ndi chitetezo, ma LED, ndi ma optoelectronics. Kuphatikiza pa safiro, timapereka zinthu zonse za semiconductor zomwe zimagwira ntchito bwino kwambiri kuphatikiza ma wafer a silicon carbide (SiC), ma wafer a silicon, zida za ceramic za SiC, ndi zinthu za quartz. Timaonetsetsa kuti zinthu zonse zili bwino kwambiri, kudalirika, komanso chithandizo chaukadaulo, zomwe zimathandiza makasitomala kuti azichita bwino kwambiri pa ntchito zamafakitale ndi kafukufuku.
Nthawi yotumizira: Ogasiti-29-2025