Dirbtinio intelekto revoliucijos fone AR akiniai pamažu skinasi kelią į visuomenės sąmonę. Kaip paradigma, sklandžiai sujungianti virtualų ir realų pasaulius, AR akiniai skiriasi nuo VR įrenginių tuo, kad leidžia vartotojams vienu metu suvokti ir skaitmeniniu būdu projektuojamus vaizdus, ir aplinkos šviesą. Siekiant šio dvigubo funkcionalumo – projektuoti mikroekrano vaizdus į akis, išsaugant išorinės šviesos pralaidumą – optinės kokybės silicio karbido (SiC) pagrindu pagaminti AR akiniai naudoja bangolaidžio (šviesolaidžio) architektūrą. Ši konstrukcija naudoja visišką vidinį atspindį vaizdams perduoti, analogiškai optinio pluošto perdavimui, kaip parodyta schemoje.
Paprastai vienas 6 colių (15 cm) storio didelio grynumo pusiau izoliacinis substratas gali pagaminti 2 poras stiklų, o 8 colių (20 cm) – 3–4 poras. SiC medžiagų naudojimas suteikia tris svarbius privalumus:
- Išskirtinis lūžio rodiklis (2,7): užtikrina >80° spalvotą matymo lauką (FOV) su vienu lęšio sluoksniu, pašalinant vaivorykštės artefaktus, būdingus įprastiems AR modeliams.
- Integruotas trijų spalvų (RGB) bangolaidis: pakeičia daugiasluoksnius bangolaidžių rinkinius, sumažindamas įrenginio dydį ir svorį.
- Puikus šilumos laidumas (490 W/m·K): Sumažina dėl šilumos kaupimosi sukeltą optinį degradavimą.
Šie privalumai paskatino didelę SiC pagrindu pagamintų AR stiklų paklausą rinkoje. Paprastai naudojamas optinės kokybės SiC susideda iš labai grynų pusiau izoliuojančių (HPSI) kristalų, kurių griežti paruošimo reikalavimai prisideda prie dabartinių didelių sąnaudų. Todėl HPSI SiC substratų kūrimas yra labai svarbus.
1. Pusiau izoliuojančių SiC miltelių sintezė
Pramoninio masto gamyboje daugiausia naudojama aukštos temperatūros savaime plintanti sintezė (SHS) – procesas, reikalaujantis kruopštaus valdymo:
- Žaliavos: 99,999 % grynos anglies/silicio milteliai, kurių dalelių dydis yra 10–100 μm.
- Tiglio grynumas: grafito komponentai valomi aukštoje temperatūroje, siekiant sumažinti metalinių priemaišų difuziją.
- Atmosferos kontrolė: 6N grynumo argonas (su integruotais valytuvais) slopina azoto patekimą į aplinką; boro junginiams išgarinti ir azotui sumažinti gali būti įleidžiami HCl/H₂ dujų pėdsakai, nors H₂ koncentraciją reikia optimizuoti, kad būtų išvengta grafito korozijos.
- Įrangos standartai: Sintezės krosnys turi pasiekti <10⁻⁴ Pa bazinį vakuumą, taikant griežtus nuotėkių tikrinimo protokolus.
2. Kristalų augimo iššūkiai
HPSI SiC augimui taikomi panašūs grynumo reikalavimai:
- Žaliava: 6N+ grynumo SiC milteliai, kurių B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O žemiau ribinių verčių ir minimalus šarminių metalų (Na/K) kiekis.
- Dujų sistemos: 6N argono/vandenilio mišiniai padidina varžą.
- Įranga: molekuliniai siurbliai užtikrina itin aukštą vakuumą (<10⁻⁶ Pa); labai svarbu atlikti tiglio išankstinio apdorojimo ir azoto praplovimo darbus.
Substrato apdorojimo inovacijos
Palyginti su siliciu, ilgesni SiC augimo ciklai ir įgimtas įtempis (sukeliantis įtrūkimus / briaunų skilinėjimą) reikalauja sudėtingesnio apdorojimo:
- Lazerinis pjaustymas: padidina išeigą nuo 30 plokštelių (350 μm, vieliniu pjūklu) iki >50 plokštelių iš 20 mm skersmens rutuliuko, su galimybe ploninti 200 μm. Apdorojimo laikas sutrumpėja nuo 10–15 dienų (vieliniu pjūklu) iki <20 min./plokštelei, kai kristalai yra 8 colių.
3. Bendradarbiavimas su pramonės atstovais
„Meta“ „Orion“ komanda pirmoji pradėjo taikyti optinės klasės SiC bangolaidžius, paskatindama investicijas į mokslinius tyrimus ir plėtrą. Svarbiausios partnerystės:
- „TankeBlue“ ir „MUDI Micro“: bendras AR difrakcinių bangolaidžių lęšių kūrimas.
- „Jingsheng Mech“, „Longqi Tech“, „XREAL“ ir „Kunyou Optoelectronics“: strateginis aljansas dirbtinio intelekto / papildytosios realybės tiekimo grandinės integracijai.
Rinkos prognozėmis, iki 2027 m. kasmet bus pagaminta 500 000 SiC pagrindu pagamintų AR įrenginių, kuriems reikės 250 000 6 colių (arba 125 000 8 colių) substratų. Ši tendencija pabrėžia SiC transformuojantį vaidmenį naujos kartos AR optikoje.
„XKH“ specializuojasi tiekdama aukštos kokybės 4H pusiau izoliuojančius (4H-SEMI) SiC substratus, kurių skersmuo gali būti nuo 2 iki 8 colių, ir kurie yra pritaikyti konkretiems RF, galios elektronikos ir AR/VR optikos taikymo reikalavimams. Mūsų stipriosios pusės apima patikimą tūrio tiekimą, tikslų pritaikymą (storis, orientacija, paviršiaus apdaila) ir visapusišką apdorojimą savo jėgomis nuo kristalų auginimo iki poliravimo. Be 4H-SEMI, mes taip pat siūlome 4H-N tipo, 4H/6H-P tipo ir 3C-SiC substratus, kurie palaiko įvairias puslaidininkių ir optoelektronikos inovacijas.
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 8 d.