Sapphire Wafer Al2O3 8-calowy C płaszczyzna A płaszczyzna M płaszczyzna KY podwójny slajd polerowany SSP

W 1992 roku japoński inżynier Shuji Nakamura zrewolucjonizował tę dziedzinę, z powodzeniem wykorzystując substraty szafiru do przygotowania warstw epitaksyalnych GaN, osiągając w ten sposób produkcję niebieskich diod LED.Ten przełom doprowadził do szybkiego rozwoju rozwoju niebieskich i zielonych diod LEDSapphire, znany ze swojej niezwykle wysokiej twardości i stabilnych właściwości fizycznych i chemicznych w wysokich temperaturach, wraz z doskonałą wydajnością optyczną,stopniowo stał się głównym wyborem dla produkcji niebieskiej i zielonej diody LED.

Płytki szafirowe wykazują anizotropie, przy czym płaszczyzna C <0001 jest najczęściej stosowaną płaszczyzną krystaliczną dla szafiru.i płaszczyzna R <1-102>.
Jednokrystałowe cienkie folie z dysulfuru molibdenu (MoS2) mogą być uprawiane na niezgodnych ze sobą substratach szafirowych.Niezgodne ze sobą substraty szafirowe odnoszą się do substratów, w których orientacja kryształu końcowego jest lekko nachylona od osi C <0001>w kierunku osi A <11-20> lub osi M <1-100> pod pewnym kątem, zazwyczaj w zakresie od 0,5 do 6 stopni.
Ze względu na wysoką twardość i stabilne właściwości fizyczne i chemiczne szafiru, można go używać również jako okna optyczne, nośniki i panele.jest również stosowany w produkcji różnych produktów funkcjonalnych, takich jak tygiel., łożyska, uszczelki i inne elementy.

Charakter

1Właściwości optyczne płytki szafirowej sprawiają, że jest idealnym materiałem do tworzenia elementów optycznych.szczególnie w zakresie ultrafioletowym do bliskiej podczerwieni (150 nm do 5500 nm), o wskaźniku załamania około 1.76Cechy te doprowadziły do powszechnego wykorzystania szafiru w wysokoprecyzyjnych instrumentach optycznych.

2.Pod względem właściwości elektronicznych płytka szafirowa jest materiałem o szerokiej pasmowej przepustowości (około 9,9 eV), dzięki czemu działa wyjątkowo dobrze w urządzeniach elektronicznych o wysokim napięciu i wysokiej częstotliwości.Ze względu na wysoką izolację i niskie straty dielektryczne, szafir jest powszechnie stosowany jako materiał podłożowy do urządzeń półprzewodnikowych, szczególnie w zastosowaniach takich jak tranzystory o wysokiej mobilności elektronów (HEMT) i urządzenia na bazie azotku galiu (GaN).

3Sapphire wafer ma twardość Mohs 9, drugie tylko do diamentu, dając mu wyjątkowe zalety pod względem odporności na zużycie i drapanie.Wyrobek o pojemności nieprzekraczającej 10 mm.

4Płytka szafirowa posiada również niezwykle wysoką przewodność cieplną około 25 W/m·K, co umożliwia jej utrzymanie stabilnych właściwości fizycznych i chemicznych w środowiskach o wysokiej temperaturze.O wysokiej temperaturze topnienia 2054°C i niskim współczynniku rozszerzenia termicznego (8.4 x 10^-6/K), płytka szafirowa może zachować stabilność wymiarową w zastosowaniach o wysokiej temperaturze.

Zastosowanie:

Płytki szafirowe to rodzaj materiału znany ze swojej wysokiej przejrzystości, twardości i stabilności chemicznej, co daje różne doskonałe właściwości.Są one szeroko stosowane w produkcji produktów elektronicznych, urządzeń optycznych i instrumentów precyzyjnych.

1. Urządzenia optyczne:
Używane jako soczewki, okna, polaryzatory itp. w sprzęcie optycznym.
W zaawansowanych maszynach do cięcia laserowego, spawania i oznakowania soczewki szafirowe mogą chronić i stabilizować wyjścia laserowe, zwiększając precyzję i stabilność urządzeń.
2.Przystosowania precyzyjne:
Wykorzystywane jako elementy pozycjonowania, łożyska, buchy itp. w przyrządach precyzyjnych.
W branży zegarmistrzowskiej płytki szafirowe są wykorzystywane w oscylującym rdzeniu ruchu, okładce zegarków, obudowie itp., Poprawiając odporność na zadrapania, ochronę przed promieniami UV i estetykę.
3Produkty elektroniczne:
Używane w szkle ochronnym kamer komórkowych, ochronie paneli, czujnikach odcisków palców itp.
Zwiększa twardość produktu, przejrzystość i odporność na zużycie, znajdując szerokie zastosowanie na rynku elektroniki wysokiej klasy.

Wprowadzenie do metody długiego kryształu szafiru

Od czasu uzyskania pierwszego syntetycznego kamienia szlachetnego za pomocą metody fuzji płomieni w 1902 r. rozwijały się różne techniki sztucznego wzrostu kryształów szafiru.powodując ponad tuzin metod wzrostu kryształu, takich jak metoda fuzji płomieni., metodę Czochralskiego i metodę hydrotermalną.Do głównych procesów przemysłowych stosowanych obecnie należy metoda hydrotermalna, metodę Czochralskiego, metodę wzrostu podsycanego filmem z definicją krawędzi (EFG) i metodę zamrażania pionowego poziomego gradientu (VHGF).W następnym rozdziale przedstawione zostaną typowe metody wzrostu kryształów dla szafiru.

1. Metoda fuzji płomieniem (proces Verneuil)

Proces Verneuil, znany również jako metoda fuzji płomienia, został nazwany na cześć słynnego francuskiego chemika Auguste'a Victor'a Louis'a Verneuila,który wynalazł pierwszą komercyjnie opłacalną metodę syntezy kamieni szlachetnychW 1902 roku odkrył metodę fuzji płomieni, która jest nadal stosowana jako opłacalna metoda produkcji syntetycznych kamieni szlachetnych.Proces Verneuil dostarcza większość materiałów żelaznych z fuzji płomieniOprócz tego, że jest powszechnie stosowana do syntezy rubinów i niebieskich szafirów, metoda fuzji płomieni jest również wykorzystywana do tworzenia spinelu, syntetycznego korundu, syntetycznych gwiazd rubinów,syntetyczne niebieskie szafiry, i syntetyczny titananu strontu, wśród wielu innych kamieni szlachetnych dostępnych na rynku.

2Metoda Kyropoulosa

Metoda Kyropoulosa, znana również jako metoda Ky, została po raz pierwszy zaproponowana przez Kyropoulosa w 1926 roku do wzrostu kryształu.Ta metoda była wykorzystywana głównie do przygotowania i badania dużych kryształów halogenówW latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych, dzięki ulepszeniom Musatowa z byłego Związku Radzieckiego, metoda ta została zastosowana do przygotowania jednokrystalicznych szafirów,co czyni go jedną z skutecznych metod wytwarzania dużych kryształów szafiru, gdzie metoda Czochralskiego jest krótkaKryształy uprawiane metodą Kyropoulosa są wysokiej jakości, niskiego kosztu i nadają się do produkcji przemysłowej na dużą skalę.

Obecnie około 70% substratów szafirowych stosowanych w światowych diodach LED jest uprawianych przy użyciu metody Kyropoulosa lub różnych zmodyfikowanych jej wersji.Znaczenie substratów szafirowych w produkcji diod LED jest dobrze udokumentowane w licznych pracach badawczychW Chinach większość firm zajmujących się rozwojem kryształów szafiru stosuje metodę Kyropoulosa.

Kryształy uprawiane przy użyciu tej metody mają zazwyczaj kształt gruszki i mogą osiągać średnicę do 10-30 mm mniejszą niż średnica tygła, w którym są uprawiane.Metoda Kyropoulosa jest skuteczną i dojrzałą techniką uprawy pojedynczych kryształów szafiru o dużej średnicy i z powodzeniem wytwarza duże kryształy szafiruW ostatnich wiadomościach, 22 grudnia,Crystal Sheng Crystal Laboratory i jej spółka Crystal Ring Electronics wspólnie opracowały najnowsze innowacyjne osiągnięcie - 700-kilogramowy ultra duży kryształ szafiru..

3Metoda wzrostu kryształowego - Metoda Czochralskiego

Metoda Czochralski, znana również jako proces Czochralski lub po prostu metoda CZ, jest techniką, w której kryształ jest wyciągany z stopionego roztworu w tygniku.Odkryty przez polskiego chemika Jana Czochralskiego w 1916 rokuW 1950 roku został opracowany przez Bell Laboratories w Stanach Zjednoczonych do uprawy jednokrystalicznego germanium.Został przyjęty przez innych naukowców do hodowli półprzewodnikowych pojedynczych kryształów, takich jak krzem.Metoda ta umożliwia uprawę ważnych kryształów kamieni szlachetnych, takich jak bezbarwne szafiry, rubiny, granat yttrium aluminiowy, granat gadolinium gallium.,Szpinel i szpinel.

Metoda Czochralskiego jest jedną z najważniejszych metod uprawy pojedynczych kryształów z stopu.Najczęściej stosowaną metodą Czochralskiego do zastosowań na dużą skalę jest metoda Czochralskiego z indukcyjnym grzejnikiemWybór materiału do grzejnika różni się w zależności od rozwijającego się kryształu i może obejmować materiały takie jak iryd, molibden, platyna, grafit i tlenki o wysokiej temperaturze topnienia.W praktycznych zastosowaniachZ drugiej strony, w przypadku żelaza, w którym występuje najniższa zanieczyszczalność zafirowa, to żelaza, w której występuje najniższa zanieczyszczalność zafirowa, ale jest bardzo droga, co powoduje wyższe koszty.wolframowe i molibdenowe tygły są tańsze, ale mogą powodować większe zanieczyszczenie.

Proces wzrostu kryształu metodą Czochralski-CZ polega na podgrzewaniu surowca do punktu topnienia w celu utworzenia stopu, a następnie wykorzystaniu pojedynczego ziarna kryształu do kontaktu z powierzchnią stopu.Różnica temperatury na interfejsie stały-płynny pomiędzy nasieniem a roztopieniem powoduje niedobrze ochłodzenieW rezultacie roztopiony materiał zaczyna utwardzać się na powierzchni nasienia, tworząc pojedynczy kryształ o tej samej strukturze co nasienie.Ziarno jest powoli ciągnięte w górę w kontrolowanej prędkości podczas obrotu, pozwalając stopniowemu utwardzaniu stopu na powierzchni płynno-solidnej nasion, tworząc pojedynczy kryształowy ingot o symetrii osiowej.

4. Metoda EFG - Wzrost podtrzymywany przez folie określony przez krawędź

Metoda Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG), po raz pierwszy niezależnie wynaleziona przez Harolda LaBelle'a z Wielkiej Brytanii i Stepanova z Związku Radzieckiego w latach 60.jest technologią kształtowania bliskiej sieci, która polega na hodowli pustej kryształu bezpośrednio z stopionego materiałuMetoda ta jest odmianą metody Czochralskiego i oferuje kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi technikami wzrostu kryształów.

EFG eliminuje potrzebę intensywnego przetwarzania mechanicznego sztucznych kryształów w produkcji przemysłowej, co prowadzi do oszczędności materiałów i zmniejszenia kosztów produkcji.Pozwala na bezpośredni wzrost kryształów w pożądanych kształtach, co eliminuje potrzebę rozbudowy szeroko zakrojonych procesów kształtowania.

Jedną z kluczowych zalet metody EFG jest jej efektywność materiałowa

5Metoda HEM - metoda wymiennika ciepła

W 1969 roku F. Schmid i D. Viechnicki wynaleźli nową metodę wzrostu kryształu znaną jako metoda Schmid-Viechnicki, później przemianowaną w Metodę Wymiennika Ciepła (HEM) w 1972 roku.Metoda HEM wyróżnia się jako jedna z najbardziej dojrzałych technik uprawy dużych, szafirów wysokiej jakości, z kierunkiem wzrostu kryształu wzdłuż osi osi, osi m lub osi r, powszechnie stosując kierunek osi.

Zasada: metoda HEM wykorzystuje wymiennik ciepła do usuwania ciepła, tworząc pionowy gradient temperatury w strefie wzrostu kryształu, gdzie dolny region jest chłodniejszy niż górny region.Ten gradient jest kontrolowany poprzez regulację przepływu gazu (zwykle helu) w wymienniku ciepła i zmianę mocy ogrzewania w celu ułatwienia stopniowego utwardzania stopu od dołu do góry, tworząc kryształ.

Znaczącą cechą procesu HEM, w przeciwieństwie do innych metod wzrostu kryształu, jest to, że interfejs stały-płynny jest zanurzony pod powierzchnią stopu.To zanurzenie pomaga tłumić zakłócenia termiczne i mechaniczne, co powoduje jednolity gradient temperatury na interfejsie, sprzyjając równomiernemu wzrostowi kryształu.doprowadza do tworzenia kryształów o wyższej jakościPonadto, ponieważ wygrzewanie in situ jest częścią cyklu utwardzania HEM, gęstość wad jest często niższa w porównaniu z innymi metodami.

W związku z tym EFG jest częściej stosowany do uprawy materiałów niestandardowych.Z postępami technologicznymi w ostatnich latach, EFG znalazł również zastosowanie w materiałach stosowanych do osadzania metalowo-organicznych substancji chemicznych w parze (MOCVD) w pewnym stopniu.

Częste pytania

P:Jakie są zalety stosowania płyt z szafiru w elektronikach?
A:Płytki szafirowe oferują korzyści takie jak wysoka przewodność cieplna, izolacja elektryczna, obojętność chemiczna i odporność na wysokie temperatury,o pojemności nieprzekraczającej 10 W, diody LED i komponenty RF.

P:Czy płytki szafirowe mogą być stosowane w zastosowaniach o wysokiej temperaturze i jakie właściwości szczególne sprawiają, że nadają się do takich środowisk?

A:Wafle szafirowe są idealne do zastosowań w wysokich temperaturach ze względu na wysoki punkt topnienia (około 2054 ° C), doskonałą przewodność cieplną i stabilność termiczną.Właściwości te pozwalają płytkom szafirowym zachować integralność strukturalną i wydajność w ekstremalnych warunkach ciepła.

Zalecenie produktu

2-calowa monokrystaliczna płytka safirowa

2.Dia76.2mm 0.5mm DSP SSP (0001) C Płaszczyzna 3 cali Sapphire Wafers Substrate