Safyro kristalai auginami iš didelio grynumo aliuminio oksido miltelių, kurių grynumas yra >99,995%, todėl tai yra didžiausia didelio grynumo aliuminio oksido paklausa. Jie pasižymi dideliu stiprumu, dideliu kietumu ir stabiliomis cheminėmis savybėmis, todėl gali veikti atšiauriomis sąlygomis, tokiomis kaip aukšta temperatūra, korozija ir smūgiai. Jie plačiai naudojami nacionalinėje gynyboje, civilinėse technologijose, mikroelektronikoje ir kitose srityse.
Nuo didelio grynumo aliuminio oksido miltelių iki safyro kristalų
1Pagrindiniai safyro panaudojimo būdai
Gynybos sektoriuje safyro kristalai daugiausia naudojami raketų infraraudonųjų spindulių langams. Šiuolaikinė karyba reikalauja didelio raketų tikslumo, o infraraudonųjų spindulių optinis langas yra labai svarbus komponentas šiam reikalavimui įvykdyti. Atsižvelgiant į tai, kad raketos patiria didelę aerodinaminę šilumą ir smūgius didelio greičio skrydžio metu, taip pat atšiauriomis kovos sąlygomis, radaras turi būti labai stiprus, atsparus smūgiams ir gebėti atlaikyti eroziją nuo smėlio, lietaus ir kitų atšiaurių oro sąlygų. Safyro kristalai, pasižymintys puikiu šviesos pralaidumu, geromis mechaninėmis savybėmis ir stabiliomis cheminėmis savybėmis, tapo idealia medžiaga raketų infraraudonųjų spindulių langams.
LED pagrindai yra plačiausias safyro pritaikymo būdas. LED apšvietimas laikomas trečiąja revoliucija po fluorescencinių ir energiją taupančių lempų. LED principas apima elektros energijos pavertimą šviesos energija. Kai srovė teka per puslaidininkį, skylės ir elektronai susijungia, išskirdami perteklinę energiją šviesos pavidalu ir galiausiai sukuriant apšvietimą. LED lustų technologija pagrįsta epitaksinėmis plokštelėmis, kuriose dujinės medžiagos sluoksnis po sluoksnio nusodinamos ant pagrindo. Pagrindinės pagrindo medžiagos yra silicio pagrindai, silicio karbido pagrindai ir safyro pagrindai. Tarp jų safyro pagrindai turi didelių pranašumų, palyginti su kitais dviem, įskaitant įrenginio stabilumą, brandžią paruošimo technologiją, matomos šviesos nesugertį, gerą šviesos pralaidumą ir prieinamą kainą. Duomenys rodo, kad 80 % pasaulinių LED kompanijų naudoja safyrą kaip pagrindo medžiagą.
Be minėtų pritaikymų, safyro kristalai taip pat naudojami mobiliųjų telefonų ekranuose, medicinos prietaisuose, papuošalų dekoravimui ir kaip langų medžiagos įvairiems moksliniams aptikimo prietaisams, tokiems kaip lęšiai ir prizmės.
2. Rinkos dydis ir perspektyvos
Dėl politikos paramos ir besiplečiančių LED lustų taikymo scenarijų, safyro pagrindų paklausa ir jų rinkos dydis turėtų išaugti dviženkliu skaičiumi. Iki 2025 m. safyro pagrindų tiekimo apimtis turėtų pasiekti 103 mln. vienetų (konvertuotų į 4 colių pagrindus), tai yra 63 % daugiau nei 2021 m., o metinis augimo tempas (CAGR) nuo 2021 iki 2025 m. sieks 13 %. Tikimasi, kad safyro pagrindų rinkos dydis iki 2025 m. pasieks 8 mlrd. jenų, tai yra 108 % daugiau nei 2021 m., o metinis augimo tempas nuo 2021 iki 2025 m. Safyro kristalų, kaip pagrindų „pirmtako“, rinkos dydis ir augimo tendencija yra akivaizdūs.
3. Safyro kristalų paruošimas
Nuo 1891 m., kai prancūzų chemikas Verneuil A. pirmą kartą išrado liepsnos lydymo metodą dirbtiniams brangakmenių kristalams gaminti, dirbtinių safyro kristalų auginimo tyrimai truko daugiau nei šimtmetį. Per šį laikotarpį mokslo ir technologijų pažanga paskatino išsamius safyro auginimo metodų tyrimus, siekiant patenkinti pramonės poreikius, susijusius su aukštesne kristalų kokybe, geresniu panaudojimo lygiu ir mažesnėmis gamybos sąnaudomis. Atsirado įvairių naujų safyro kristalų auginimo metodų ir technologijų, tokių kaip Czochralski metodas, Kyropoulos metodas, briaunomis apibrėžto plėvelės auginimo (EFG) metodas ir šilumos mainų metodas (HEM).
3.1 Čochralskio metodas safyro kristalams auginti
Čochralskio metodas, kurio pradininkas buvo Čochralskis J. 1918 m., taip pat žinomas kaip Čochralskio technika (sutrumpintai Cz metodas). 1964 m. „Poladino AE“ ir „Rotter BD“ pirmieji pritaikė šį metodą safyro kristalams auginti. Iki šiol juo buvo pagaminta daug aukštos kokybės safyro kristalų. Principas apima žaliavos išlydymą, kad susidarytų lydalas, o tada monokristalo užuomazga panardinama į lydalo paviršių. Dėl temperatūrų skirtumo kietosios ir skystosios medžiagos sąsajoje įvyksta perkaitimas, dėl kurio lydalas sukietėja užuomazgos paviršiuje ir pradeda augti monokristalas, turintis tokią pačią kristalinę struktūrą kaip ir užuomazga. Užuomazga lėtai traukiama aukštyn, sukant tam tikru greičiu. Traukiant užuomazgą, lydalas palaipsniui kietėja sąsajoje, sudarydamas monokristalą. Šis metodas, kurio metu kristalas ištraukiamas iš lydalo, yra vienas iš įprastų aukštos kokybės monokristalų gamybos būdų.
Čochralskio metodo privalumai: (1) didelis augimo greitis, leidžiantis per trumpą laiką pagaminti aukštos kokybės monokristalus; (2) kristalai auga lydalo paviršiuje nesiliesdami su tiglio sienele, todėl efektyviai sumažėja vidinis įtempis ir pagerėja kristalų kokybė. Tačiau pagrindinis šio metodo trūkumas yra sunkumai auginant didelio skersmens kristalus, todėl jis mažiau tinka didelių kristalų gamybai.
3.2 Kyropoulos metodas safyro kristalams auginti
Kyropouloso 1926 m. išrastas Kyropouloso metodas (sutrumpintai KY metodas) panašus į Czochralski metodą. Jo metu užkemšamasis kristalas panardinamas į lydalo paviršių ir lėtai traukiamas aukštyn, kad susidarytų kaklelis. Kai kietėjimo greitis lydalo ir užkemšamojo kristalo sąsajoje stabilizuojasi, užkemša nebetraukiama ir nesukama. Vietoj to, kontroliuojamas aušinimo greitis, kad monokristalas palaipsniui kietėtų iš viršaus žemyn, galiausiai suformuodamas monokristalą.
Kyropoulos procesas leidžia gauti aukštos kokybės, didelio dydžio, mažo defektų tankio ir ekonomiškumo kristalus.
3.3 Briaunomis apibrėžto plėvelės padavimo augimo (EFG) metodas safyro kristalams auginti
EFG metodas yra forminių kristalų auginimo technologija. Jo principas apima aukštos lydymosi temperatūros lydalo įdėjimą į formą. Lydalas kapiliariniu būdu traukiamas į formos viršų, kur jis liečiasi su užsėjimo kristalu. Traukiant užsėjimo kristalą ir lydalui sukietėjus, susidaro monokristalas. Formos krašto dydis ir forma riboja kristalo matmenis. Todėl šis metodas turi tam tikrų apribojimų ir pirmiausia tinka formuotiems safyro kristalams, tokiems kaip vamzdeliai ir U formos profiliai.
3.4 Šilumos mainų metodas (ŠEM) safyro kristalams auginti
Šilumos mainų metodą didelių safyro kristalų gamybai 1967 m. išrado Fredas Schmidas ir Dennisas. HEM sistema pasižymi puikia šilumos izoliacija, nepriklausomu temperatūros gradiento valdymu lydale ir kristale bei geru valdymu. Ji gana lengvai gamina safyro kristalus su maža dislokacija ir dideliais matmenimis.
HEM metodo privalumai yra tai, kad augimo metu tiglyje, kristale ir šildytuve nejuda, todėl neatsiranda traukimo veiksmų, tokių kaip taikant Kyropoulos ir Czochralski metodus. Tai sumažina žmogaus įsikišimą ir išvengiama kristalų defektų, kuriuos sukelia mechaninis judėjimas. Be to, galima kontroliuoti aušinimo greitį, kad būtų sumažintas terminis įtempis ir dėl to atsirandantys kristalų įtrūkimai bei dislokacijos defektai. Šis metodas leidžia auginti didelius kristalus, yra gana lengvai valdomas ir turi daug žadančias plėtros perspektyvas.
Pasitelkdama didelę patirtį safyro kristalų auginimo ir tikslaus apdorojimo srityse, „XKH“ teikia išsamius, individualiai pritaikytus safyro plokštelių sprendimus, pritaikytus gynybos, LED ir optoelektronikos reikmėms. Be safyro, mes tiekiame platų asortimentą didelio našumo puslaidininkinių medžiagų, įskaitant silicio karbido (SiC) plokšteles, silicio plokšteles, SiC keramikos komponentus ir kvarco gaminius. Mes užtikriname išskirtinę visų medžiagų kokybę, patikimumą ir techninę pagalbą, padėdama klientams pasiekti proveržio našumą pažangiose pramonės ir mokslinių tyrimų srityse.
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 29 d.