Hvor meget ved du om Sapphire?

Sapphire Crystaldyrkes fra aluminiumoxidpulver med høj renhed med en renhed på mere end 99,995%. Det er det største efterspørgselsområde for aluminiumoxid med høj renhed. Det har fordelene ved høj styrke, høj hårdhed og stabile kemiske egenskaber. Det kan arbejde i barske miljøer som høj temperatur, korrosion og påvirkning. Det er vidt brugt i forsvars- og civil teknologi, mikroelektronik -teknologi og andre felter.

Fra aluminiumoxidpulver med høj renhed til safir krystal

Nøgleanvendelser af safir

LED -substrat er den største anvendelse af safir. Anvendelsen af ​​LED i belysning er den tredje revolution efter fluorescerende lamper og energibesparende lamper. Princippet om LED er at omdanne elektrisk energi til lysenergi. Når strømmen passerer gennem halvlederen, kombineres hullerne og elektronerne, og den overskydende energi frigøres som lysenergi, hvilket endelig producerer effekten af ​​lysende belysning.LED -chip -teknologier baseret påEpitaksiale skiver. Gennem lag af gasformige materialer, der er deponeret på underlaget, inkluderer substratmaterialerne hovedsageligt siliciumsubstrat,Siliciumcarbidsubstratog safirsubstrat. Blandt dem har safirsubstrat åbenlyse fordele i forhold til de to andre underlagsmetoder. Fordelene ved safirsubstrat afspejles hovedsageligt i enhedsstabilitet, moden forberedelsesteknologi, ikke-absorption af synligt lys, god lys transmission og moderat pris. Ifølge data bruger 80% af LED -virksomheder i verden safir som substratmateriale.

Ud over ovennævnte felt kan safirkrystaller også bruges i mobiltelefonskærme, medicinsk udstyr, smykkedekoration og andre felter. Derudover kan de også bruges som vinduesmaterialer til forskellige videnskabelige detektionsinstrumenter såsom linser og prismer.

Forberedelse af safirkrystaller

I 1964 anvendte Poladino, AE og Rotter først denne metode til væksten af ​​safirkrystaller. Indtil videre er der produceret et stort antal safirkrystaller af høj kvalitet. Princippet er: For det første opvarmes råmaterialerne til smeltepunktet for at danne en smelte, og derefter bruges et enkelt krystalfrø (dvs. frøkrystall) til at kontakte overfladen af ​​smelten. På grund af temperaturforskellen er den faste væske-grænseflade mellem frøkrystallen og smeltet superkølet, så smeltet begynder at størkne på overfladen af ​​frøkrystallen og begynder at dyrke en enkelt krystal med den samme krystalstruktur somfrøkrystall. På samme tid trækkes frøkrystallen langsomt opad og drejes med en bestemt hastighed. Når frøkrystallen trækkes, størknes smeltet gradvist ved den faste væske-grænseflade, og derefter dannes en enkelt krystal. Dette er en metode til dyrkning af krystaller fra en smelte ved at trække en frø-krystal, der kan fremstille enkeltkrystaller af høj kvalitet fra smelten. Det er en af ​​de almindeligt anvendte krystalvækstmetoder.

Fordelene ved at bruge Czochralski -metoden til at dyrke krystaller er:

(1) Væksthastigheden er hurtig, og enkeltkrystaller af høj kvalitet kan dyrkes i en kort periode; 

(2) Krystallen vokser på overfladen af ​​smelten og kontakter ikke digelvæggen, hvilket effektivt kan reducere krystalens indre stress og forbedre krystalkvaliteten. 

Imidlertid er en større ulempe ved denne metode til dyrkning af krystaller, at diameteren af ​​den krystal, der kan dyrkes, er lille, hvilket ikke er befordrende for væksten af ​​store krystaller.

Kyropoulos -metode til dyrkning af safirkrystaller

Kyropoulos -metoden, opfundet af Kyropouls i 1926, kaldes KY -metoden. Dets princip svarer til den for Czochralski -metoden, det vil sige frøkrystallen bringes i kontakt med overfladen af ​​smelten og trækkes derefter langsomt opad. Efter at frøkrystallen er trukket opad i en periode for at danne en krystalhals, trækkes frøkrystallen imidlertid ikke længere op eller drejes efter størkningshastigheden af ​​grænsefladen mellem smelte og frøkrystallen er stabil. Den enkelte krystal størknes gradvist fra toppen til bunden ved at kontrollere kølehastigheden og til sidst enenkelt krystaler dannet.

De produkter, der er produceret af kibbling-processen, har egenskaberne ved høj kvalitet, lav defektdensitet, stor størrelse og bedre omkostningseffektivitet.

Sapphire krystalvækst ved styret formmetode

Som en speciel krystalvækstteknologi anvendes den guidede formmetode i følgende princip: Ved at placere et højt smeltepunktsmeltning i formen suges smeltet på formen ved kapillærvirkningen af ​​formen for at opnå kontakt med frøkrystallen, og der kan dannes en enkelt krystal under frøkrystaltrækningen og kontinuerlig størkning. På samme tid har formenes kantstørrelse og form har visse begrænsninger på krystalstørrelsen. Derfor har denne metode visse begrænsninger i applikationsprocessen og er kun anvendelig for specielle formede safirkrystaller, såsom rørformede og U-formede.

Sapphire krystalvækst ved varmeudvekslingsmetode

Varmeudvekslingsmetoden til fremstilling af safirkrystaller i stor størrelse blev opfundet af Fred Schmid og Dennis i 1967. Varmeudvekslingsmetoden har god termisk isoleringseffekt, kan uafhængigt kontrollere temperaturgradienten i smeltet og krystallen, har god kontrolbarhed og er lettere at vokse sapphire krystaller med lav diskocation og stor størrelse.

Fordelen ved at bruge varmeudvekslingsmetoden til at dyrke safirkrystaller er, at digel-, krystal- og varmelegemet ikke bevæger sig under krystalvækst, eliminerer strækvirkningen af ​​Kyvo -metoden og trækningsmetoden, reducerer menneskelige interferensfaktorer og undgår således krystaldefekter forårsaget af mekanisk bevægelse; På samme tid kan kølehastigheden kontrolleres for at reducere krystaltermisk stress og den resulterende krystalkrakning og dislokationsfejl og kan vokse større krystaller. Det er lettere at drive og har gode udviklingsmuligheder.

Referencekilder:

[1] Zhu Zhenfeng. Forskning i overflademorfologi og knækskader på safirkrystaller ved diamanttråd Sav skæring

[2] Chang Hui. Anvendelsesundersøgelse af storstørrelse af safirkrystallvækstteknologi

[3] Zhang Xueping. Forskning i safirkrystallvækst og LED -anvendelse

[4] Liu Jie. Oversigt over Sapphire -krystalforberedelsesmetoder og egenskaber