Wie viel wissen Sie über Sapphire?

Saphirkristallwird aus hochreinigem Aluminiumoxidpulver mit einer Reinheit von mehr als 99,995%angebaut. Es ist das größte Nachfragebereich für hochreines Aluminiumoxid. Es hat die Vorteile von hoher Festigkeit, hoher Härte und stabilen chemischen Eigenschaften. Es kann in harten Umgebungen wie hoher Temperatur, Korrosion und Auswirkungen funktionieren. Es ist häufig in der Verteidigung und zivilen Technologie, der Mikroelektronik -Technologie und anderen Bereichen eingesetzt.

Von hochreinem Aluminiumoxidpulver bis zum Saphirkristall

Schlüsselanwendungen von Saphir

Das LED -Substrat ist die größte Anwendung von Saphir. Die Anwendung von LED in der Beleuchtung ist die dritte Revolution nach Fluoreszenzlampen und energiesparenden Lampen. Das Prinzip der LED besteht darin, elektrische Energie in Lichtenergie umzuwandeln. Wenn der Strom den Halbleiter durchläuft, verbinden sich die Löcher und Elektronen, und die überschüssige Energie wird als Lichtenergie freigesetzt, wodurch schließlich die Wirkung von leuchtender Beleuchtung erzeugt wird.LED -Chip -Technologiebasiert aufepitaxiale Wafer. Durch Schichten von Gasmaterialien, die auf dem Substrat abgelagert sind, umfassen die Substratmaterialien hauptsächlich ein Siliziumsubstrat,Siliziumkarbidsubstratund Saphir -Substrat. Unter ihnen hat das Saphir -Substrat gegenüber den beiden anderen Substratmethoden offensichtliche Vorteile. Die Vorteile des Saphir-Substrats spiegeln sich hauptsächlich in der Gerätestabilität, der ausgereiften Vorbereitungstechnologie, der Nichtabsorption von sichtbarem Licht, einer guten Lichtübertragung und dem mäßigen Preis wider. Laut Daten verwenden 80% der LED -Unternehmen in der Welt Sapphire als Substratmaterial.

Zusätzlich zum oben genannten Feld können Saphirkristalle auch in Mobiltelefonbildschirmen, medizinischen Geräten, Schmuckdekoration und anderen Feldern verwendet werden. Darüber hinaus können sie auch als Fenstermaterial für verschiedene wissenschaftliche Erkennungsinstrumente wie Linsen und Prismen verwendet werden.

Herstellung von Saphirkristallen

1964 wendeten Poladino, AE und Rotter, BD diese Methode zuerst auf das Wachstum von Saphirkristallen an. Bisher wurde eine große Anzahl hochwertiger Saphirkristalle erzeugt. Das Prinzip ist: Zuerst werden die Rohstoffe auf den Schmelzpunkt erhitzt, um eine Schmelze zu bilden, und dann wird ein einzelner Kristallsamen (d. H. Samenkristall) verwendet, um die Oberfläche der Schmelze zu kontaktieren. Aufgrund der Temperaturdifferenz ist die Feststoff-Flüssigkeit-Grenzfläche zwischen dem Samenkristall und der Schmelze unterkühlt, soSamenkristall. Gleichzeitig wird der Samenkristall langsam nach oben gezogen und mit einer bestimmten Geschwindigkeit gedreht. Wenn der Samenkristall gezogen wird, verfestigt sich die Schmelze an der Feststoff-Flüssigkeits-Grenzfläche allmählich und dann wird ein einzelner Kristall gebildet. Dies ist eine Methode zum Anbau von Kristallen aus einer Schmelze durch Ziehen eines Samenkristalls, der qualitativ hochwertige Einkristalle aus der Schmelze herstellen kann. Es ist eine der häufig verwendeten Kristallwachstumsmethoden.

Die Vorteile der Verwendung der Czochralski -Methode zum Wachstum von Kristallen sind:

(1) Die Wachstumsrate ist schnell und hochwertige Einzelkristalle können in kurzer Zeit gezüchtet werden; 

(2) Der Kristall wächst auf der Oberfläche der Schmelze und kontaktiert nicht die Tiegelwand, wodurch die innere Spannung des Kristalls effektiv reduziert und die Kristallqualität verbessert wird. 

Ein großer Nachteil dieser Methode zum Anbau von Kristallen besteht jedoch darin, dass der gewachsene Durchmesser des Kristalls klein ist, was dem Wachstum großer Kristalle nicht förderlich ist.

Kyropoulos -Methode zum Anbau von Saphirkristallen

Die Kyropoulos -Methode, die 1926 von Kyropouls erfunden wurde, wird als KY -Methode bezeichnet. Sein Prinzip ähnelt dem der Czochralski -Methode, dh der Samenkristall wird mit der Oberfläche der Schmelze in Kontakt gebracht und dann langsam nach oben gezogen. Nachdem der Samenkristall für einen bestimmten Zeitraum nach oben gezogen wurde, um einen Kristallhals zu bilden, wird der Samenkristall nach der Verfestigung der Grenzfläche zwischen der Schmelze und dem Samenkristall nicht mehr hochgezogen oder gedreht. Der einzelne Kristall wird allmählich von oben nach unten verfestigt, indem die Kühlrate gesteuert wird, und schließlich aEinzelkristallwird gebildet.

Die im Kibbling-Prozess hergestellten Produkte haben die Eigenschaften von hoher Qualität, geringer Defektdichte, großer Größe und besserer Kosteneffizienz.

Saphirkristallwachstum nach geführter Schimmelpilzmethode

Als spezielle Kristallwachstumstechnologie wird das geführte Schimmelpilzverfahren im folgenden Prinzip verwendet: Durch die Einfügung einer hohen Schmelzpunktschmelze in die Form wird die Schmelze durch die Kapillationswirkung der Form auf die Form gesaugt, um den Kontakt mit dem Samenkristall zu erreichen, und während des Samenkristalls und kontinuierlicher Verfestigung kann ein einzelner Kristall gebildet werden. Gleichzeitig weisen die Kantengröße und -form der Form bestimmte Einschränkungen für die Kristallgröße auf. Daher hat diese Methode bestimmte Einschränkungen im Bewerbungsprozess und gilt nur für spezielle Saphirkristalle wie Tubular und U-förmig.

Saphirkristallwachstum nach Wärmeaustauschmethode

Die Wärmeaustauschmethode zur Herstellung von Saphirkristallen mit großer Größe wurde 1967 von Fred Schmid und Dennis erfunden. Die Wärmeaustauschmethode hat einen guten thermischen Isolierungseffekt, kann den Temperaturgradienten der Schmelze und den Kristall unabhängig steuern, und es ist einfacher, Saphirkristalle mit niedriger Dislokation und Größe zu züchten.

Der Vorteil der Verwendung der Wärmeaustauschmethode zum Anbau von Saphirkristallen besteht darin, dass sich Tiegel, Kristall und Heizung während des Kristallwachstums nicht bewegen, wodurch die Dehnungswirkung der KYVO -Methode und die Ziehmethode eliminiert wird, die menschliche Interferenzfaktoren reduziert und somit durch mechanische Bewegung verursacht werden. Gleichzeitig kann die Kühlrate kontrolliert werden, um die Kristallthermisspannung und die daraus resultierenden Kristallknack- und Versetzungsdefekte zu verringern und größere Kristalle zu erhöhen. Es ist einfacher zu arbeiten und hat gute Entwicklungsaussichten.

Referenzquellen:

[1] Zhu Zhenfeng. Erforschung der Oberflächenmorphologie und Rissschäden von Saphirkristallen durch Diamantdraht -Sägeschneide

[2] Chang Hui. Anwendungsforschung zu großer Saphir-Kristallwachstumstechnologie

[3] Zhang Xueping. Erforschung von Saphirkristallwachstum und LED -Anwendung

[4] Liu Jie. Überblick über Methoden und Eigenschaften von Saphirkristall -Präparat