Makhiristo a safiro amakula kuchokera ku ufa wapamwamba wa alumina wokhala ndi chiyero cha> 99.995%, kuwapanga kukhala malo ofunikira kwambiri a aluminiyamu wapamwamba kwambiri. Amasonyeza mphamvu zambiri, kuuma kwakukulu, ndi katundu wokhazikika wa mankhwala, zomwe zimawathandiza kuti azigwira ntchito m'madera ovuta monga kutentha, corrosion, ndi zotsatira. Amagwiritsidwa ntchito kwambiri poteteza dziko, ukadaulo wa anthu wamba, ma microelectronics, ndi magawo ena.
Kuyambira pamwamba-kuyera alumina ufa mpaka safiro makhiristo
1. Ntchito Zofunikira za Sapphire
M'gawo lachitetezo, makristalo a safiro amagwiritsidwa ntchito makamaka pamawindo a missile infrared. Nkhondo zamakono zimafuna kulondola kwambiri mu zida zoponya, ndipo zenera la infrared Optical ndi gawo lofunikira kuti mukwaniritse izi. Poganizira kuti zida zoponya zimakumana ndi kutentha kwakukulu komanso kugunda kwamphamvu paulendo wothamanga kwambiri, komanso malo omenyera nkhondo, radome iyenera kukhala ndi mphamvu zambiri, kukana kukhudzidwa, komanso kupirira kukokoloka kwa mchenga, mvula, ndi nyengo zina zowopsa. Makristasi a safiro, omwe ali ndi kuwala kwabwino kwambiri, makina apamwamba kwambiri, komanso mawonekedwe osasunthika amadzimadzi, akhala zinthu zabwino kwambiri zamawindo a missile infrared.
Magawo a LED akuyimira ntchito yayikulu kwambiri ya safiro. Kuunikira kwa LED kumawonedwa ngati kusintha kwachitatu pambuyo pa nyali za fulorosenti ndi zopulumutsa mphamvu. Mfundo ya ma LED imaphatikizapo kutembenuza mphamvu yamagetsi kukhala mphamvu yowunikira. Pamene panopa ikudutsa mu semiconductor, mabowo ndi ma elekitironi amaphatikizana, kutulutsa mphamvu zambiri monga kuwala, ndipo pamapeto pake kumatulutsa kuwala. Ukadaulo wa chip wa LED umachokera pa zowotcha za epitaxial, pomwe zida zamagesi zimayikidwa wosanjikiza pagawo. Zida zazikulu zam'munsi zimaphatikiza magawo a silicon, magawo a silicon carbide, ndi magawo a safiro. Pakati pazigawo za safiro zimapereka ubwino waukulu kuposa zina ziwiri, kuphatikizapo kukhazikika kwa chipangizo, teknoloji yokonzekera okhwima, kusayamwa kwa kuwala kowoneka bwino, kutumiza kwabwino kwa kuwala, ndi mtengo wapakati. Deta ikuwonetsa kuti 80% yamakampani a LED padziko lonse lapansi amagwiritsa ntchito safiro ngati gawo lawo.
Kuphatikiza pa ntchito zomwe tafotokozazi, makhiristo a safiro amagwiritsidwanso ntchito pazowonera mafoni am'manja, zida zamankhwala, zokongoletsera zodzikongoletsera, komanso ngati zida zamawindo pazida zosiyanasiyana zozindikirira asayansi monga magalasi ndi ma prisms.
2. Kukula kwa Msika ndi Zoyembekeza
Motsogozedwa ndi chithandizo cha mfundo komanso kukulirakulira kwa mawonekedwe a tchipisi ta LED, kufunikira kwa magawo a safiro ndi kukula kwawo kwa msika akuyembekezeka kukula kwa manambala awiri. Pofika chaka cha 2025, kuchuluka kwa magawo a safiro akuyembekezeka kufika 103 miliyoni zidutswa (zosinthidwa kukhala magawo 4-inchi), zomwe zikuyimira chiwonjezeko cha 63% poyerekeza ndi 2021, ndi chiwonjezeko chapachaka (CAGR) cha 13% kuyambira 2021 mpaka 2025. Kuwonjezeka kwa 108% poyerekeza ndi 2021, ndi CAGR ya 20% kuyambira 2021 mpaka 2025. Monga "kalambulabwalo" wa magawo, kukula kwa msika ndi kukula kwa makristasi a safiro akuwonekera.
3. Kukonzekera kwa Sapphire Crystals
Kuyambira m'chaka cha 1891, pamene katswiri wa zamankhwala wa ku France Verneuil A. anatulukira njira yophatikizira moto kuti apange miyala yamtengo wapatali yopangira miyala yamtengo wapatali kwa nthawi yoyamba, kafukufuku wa kukula kwa kristalo wa safiro wapanga zaka zoposa zana. Panthawiyi, kupita patsogolo kwa sayansi ndi ukadaulo kwayendetsa kafukufuku wambiri panjira zakukula kwa safiro kuti akwaniritse zofunikira zamafakitale zamagalasi apamwamba kwambiri, kugwiritsa ntchito bwino, komanso kuchepetsa ndalama zopangira. Njira zatsopano ndi matekinoloje atsopano atulukira pakukula makhiristo a safiro, monga njira ya Czochralski, njira ya Kyropoulos, njira ya m'mphepete mwa filimu yowonjezereka (EFG), ndi njira yosinthira kutentha (HEM).
3.1 Njira ya Czochralski Yokulitsira Makhiristo a safiro
Njira ya Czochralski, yopangidwa ndi Czochralski J. mu 1918, imadziwikanso kuti njira ya Czochralski (yofupikitsidwa ngati njira ya Cz). Mu 1964, Poladino AE ndi Rotter BD anayamba kugwiritsa ntchito njirayi kuti akule miyala ya safiro. Mpaka pano, yatulutsa miyala yambiri yamtengo wapatali ya safiro. Mfundoyi imaphatikizapo kusungunula zopangira kuti zisungunuke, kenaka ndikuviika njere imodzi ya kristalo pamalo osungunuka. Chifukwa cha kusiyana kwa kutentha pa mawonekedwe olimba-zamadzimadzi, supercooling imapezeka, kuchititsa kuti kusungunuka kukhale kolimba pamwamba pa mbewu ndikuyamba kukula kristalo imodzi yokhala ndi kristalo yofanana ndi mbewu. Mbewu imakokedwa pang'onopang'ono m'mwamba kwinaku ikuzungulira pa liwiro linalake. Mbeu ikakokedwa, kusungunuka kumalimba pang'onopang'ono pa mawonekedwe, kupanga kristalo imodzi. Njirayi, yomwe imaphatikizapo kukoka kristalo kuchokera kusungunuka, ndi imodzi mwa njira zomwe zimagwiritsidwa ntchito pokonzekera makhiristo amodzi apamwamba.
Ubwino wa njira ya Czochralski ndi: (1) kukula kwachangu, kumapangitsa kupanga makristasi apamwamba kwambiri panthawi yochepa; (2) makhiristo amakula pamalo osungunuka popanda kukhudzana ndi khoma la crucible, amachepetsa kupsinjika kwamkati ndikuwongolera mtundu wa kristalo. Komabe, cholepheretsa chachikulu cha njirayi ndizovuta kukula makhiristo akuluakulu a m'mimba mwake, zomwe zimapangitsa kuti zikhale zosayenerera kupanga makhiristo akuluakulu.
3.2 Njira ya Kyropoulos Yokulitsira Makhiristo a safiro
Njira ya Kyropoulos, yopangidwa ndi Kyropoulos mu 1926 (yofupikitsidwa ngati njira ya KY), imagawana zofanana ndi njira ya Czochralski. Kumaphatikizapo kuviika kristalo wa mbewu pamalo osungunuka ndikuikokera mmwamba pang'onopang'ono kupanga khosi. Mlingo wa solidification pa mawonekedwe a melt-seed ukhazikika, mbewuyo simakokedwanso kapena kuzunguliridwa. M'malo mwake, kuzizira kumayendetsedwa kuti kristalo imodzi ikhale yolimba pang'onopang'ono kuchokera pamwamba mpaka pansi, potsirizira pake kupanga kristalo imodzi.
Njira ya Kyropoulos imapanga makhiristo okhala ndi mtundu wapamwamba kwambiri, kachulukidwe kakang'ono kachilema, kwakukulu, komanso kopanda ndalama zokwanira.
3.3 Njira Yokulitsira Makhiristo a Sapphire (EFG)
Njira ya EFG ndiukadaulo wowoneka bwino wa kristalo. Mfundo yake imaphatikizapo kuyika malo osungunuka kwambiri kukhala nkhungu. Kusungunuka kumakokedwa pamwamba pa nkhungu pogwiritsa ntchito capillary action, kumene imakhudzana ndi kristalo wa mbewu. Mbeu ikakokedwa ndi kusungunuka kulimba, galasi limodzi limapanga. Kukula ndi mawonekedwe a m'mphepete mwa nkhungu amalepheretsa kukula kwa kristalo. Chifukwa chake, njirayi ili ndi malire ndipo ndi yoyenera kwambiri pamakristali owoneka ngati safiro monga machubu ndi mbiri zooneka ngati U.
3.4 Njira Yosinthira Kutentha (HEM) Yokulitsira Makhiristo a safiro
Njira yosinthira kutentha yokonzekera makhiristo akuluakulu a safiro adapangidwa ndi Fred Schmid ndi Dennis mu 1967. Njira ya HEM imakhala ndi kusungunula kwabwino kwambiri kwa kutentha, kulamulira pawokha kutentha kwa kutentha mu kusungunuka ndi kristalo, ndi kulamulira bwino. Zimapanga mosavuta makristasi a safiro okhala ndi kutsika kochepa komanso kwakukulu.
Ubwino wa njira ya HEM umaphatikizapo kusakhalapo kwa kayendedwe ka crucible, crystal, ndi heater panthawi ya kukula, kuchotsa zochita zokoka monga zomwe zili mu njira za Kyropoulos ndi Czochralski. Izi zimachepetsa kusokoneza kwa anthu ndikupewa zolakwika za kristalo zomwe zimayambitsidwa ndi kayendedwe ka makina. Kuphatikiza apo, kuzizira kumatha kuwongoleredwa kuti muchepetse kupsinjika kwamafuta ndikupangitsa kuti makristalo aphwanyike komanso kupunduka. Njirayi imathandizira kukula kwa makhiristo akulu akulu, ndi yosavuta kugwiritsa ntchito, ndipo imakhala ndi chiyembekezo cha chitukuko.
Pogwiritsa ntchito ukatswiri wozama pakukula kwa kristalo wa safiro ndikukonza molondola, XKH imapereka mayankho omaliza mpaka-mapeto a safiro opangidwa ndi chitetezo, ma LED, ndi ma optoelectronics. Kuphatikiza pa safiro, timapereka zida zonse za semiconductor zogwira ntchito kwambiri kuphatikiza zowotcha za silicon carbide (SiC), zowotcha za silicon, zida za ceramic za SiC, ndi zinthu za quartz. Timawonetsetsa kuti zinthu zili bwino, zodalirika, komanso chithandizo chaukadaulo pazida zonse, kuthandiza makasitomala kukwaniritsa magwiridwe antchito apamwamba pamafakitale ndi kafukufuku.
Nthawi yotumiza: Aug-29-2025