Cât știți despre Sapphire?

Cristal de safireste cultivat din pulbere de alumină de înaltă puritate cu o puritate de peste 99,995%. Este cea mai mare zonă de cerere pentru alumină de înaltă puritate. Are avantajele de rezistență ridicată, duritate ridicată și proprietăți chimice stabile. Poate funcționa în medii dure, cum ar fi temperatura ridicată, coroziunea și impactul. Este utilizat pe scară largă în tehnologia de apărare și civilă, tehnologia microelectronică și alte domenii.

De la pulbere de alumină de înaltă puritate la cristal de safir

Aplicații cheie ale Sapphire

Substratul LED este cea mai mare aplicație de safir. Aplicarea LED-ului în iluminat este a treia revoluție după lămpi fluorescente și lămpi de economisire a energiei. Principiul LED -ului este de a converti energia electrică în energie ușoară. Când curentul trece prin semiconductor, găurile și electronii se combină, iar excesul de energie este eliberat ca energie ușoară, producând în sfârșit efectul iluminatului luminos.Tehnologia CHIP LEDse bazează peNapole epitaxiale. Prin straturi de materiale gazoase depuse pe substrat, materialele de substrat includ în principal substratul de siliciu,Substrat de carbură de siliciuși substrat de safir. Printre aceștia, substratul de safir are avantaje evidente față de celelalte două metode de substrat. Avantajele substratului Sapphire sunt reflectate în principal în stabilitatea dispozitivului, tehnologia de preparare matură, non-absorbția luminii vizibile, o transmisie bună a luminii și un preț moderat. Conform datelor, 80% dintre companiile LED din lume folosesc Sapphire ca material de substrat.

În plus față de câmpul menționat mai sus, cristalele de safir pot fi utilizate și în ecrane de telefonie mobilă, echipamente medicale, decorare a bijuteriilor și alte câmpuri. În plus, ele pot fi utilizate și ca materiale pentru ferestre pentru diverse instrumente de detectare științifică, cum ar fi lentile și prisme.

Pregătirea cristalelor de safir

În 1964, Poladino, AE și Rotter, BD au aplicat pentru prima dată această metodă la creșterea cristalelor de safir. Până în prezent, au fost produse un număr mare de cristale de safir de înaltă calitate. Principiul este: În primul rând, materiile prime sunt încălzite până la punctul de topire pentru a forma o topire și apoi o singură semință de cristal (adică cristalul de semințe) este utilizată pentru a contacta suprafața topiturii. Datorită diferenței de temperatură, interfața solid-lichid dintre cristalul de semințe și topitura este supracoolată, astfel încât topirea începe să se solidifice pe suprafața cristalului de semințe și începe să crească un singur cristal cu aceeași structură de cristal caCristal de semințe. În același timp, cristalul de semințe este tras încet în sus și rotit la o anumită viteză. Pe măsură ce cristalul de semințe este tras, topirea se solidifică treptat la interfața solid-lichid și apoi se formează un singur cristal. Aceasta este o metodă de creștere a cristalelor dintr-o topire prin tragerea unui cristal de semințe, care poate pregăti cristale de înaltă calitate de la topire. Este una dintre metodele de creștere a cristalelor utilizate frecvent.

Avantajele utilizării metodei Czochralski pentru creșterea cristalelor sunt:

(1) Rata de creștere este rapidă, iar cristalele unice de înaltă calitate pot fi cultivate într-o perioadă scurtă de timp; 

(2) Cristalul crește pe suprafața topiturii și nu contactează peretele creuzetului, ceea ce poate reduce eficient stresul intern al cristalului și poate îmbunătăți calitatea cristalului. 

Cu toate acestea, un dezavantaj major al acestei metode de creștere a cristalelor este că diametrul cristalului care poate fi cultivat este mic, ceea ce nu este favorabil creșterii cristalelor de dimensiuni mari.

Metoda Kyropoulos pentru creșterea cristalelor de safir

Metoda Kyropoulos, inventată de Kyropouls în 1926, este denumită metodă KY. Principiul său este similar cu cel al metodei Czochralski, adică cristalul de semințe este pus în contact cu suprafața topiturii și apoi tras lent în sus. Cu toate acestea, după ce cristalul de semințe este tras în sus pentru o perioadă de timp pentru a forma un gât de cristal, cristalul de semințe nu mai este tras în sus sau rotit după rata de solidificare a interfeței dintre topire și cristalul de semințe este stabilă. Unic cristal este solidificat treptat de sus în partea de jos prin controlul vitezei de răcire și, în sfârșit, aun singur cristalse formează.

Produsele produse de procesul de kibbling au caracteristicile de densitate de înaltă calitate, de defecte mici, de dimensiuni mari și de rentabilitate mai bună.

Creșterea cristalului de safir prin metoda de mucegai ghidată

Ca o tehnologie specială de creștere a cristalului, metoda de mucegai ghidată este utilizată în principiul următor: Prin plasarea unei topituri de topire ridicate în matriță, topirea este aspirată pe matriță de acțiunea capilară a matriței pentru a obține contactul cu cristalul de semințe și un singur cristal poate fi format în timpul tragerii de cristal de semințe și solidificarea continuă. În același timp, dimensiunea și forma marginii matriței au anumite restricții la dimensiunea cristalului. Prin urmare, această metodă are anumite limitări în procesul de aplicare și se aplică numai cristalelor de safir în formă specială, cum ar fi tubular și în formă de U.

Creșterea cristalului de safir prin metoda de schimb de căldură

Metoda de schimb de căldură pentru prepararea cristalelor de safir de dimensiuni mari a fost inventată de Fred Schmid și Dennis în 1967. Metoda de schimb de căldură are un efect bun de izolare termică, poate controla în mod independent gradientul de temperatură al topiturii și cristalului, are o controlabilitate bună și este mai ușor de cultivat cristale de safir, cu dislocarea scăzută și dimensiuni mari.

Avantajul utilizării metodei de schimb de căldură pentru a crește cristale de safir este că creuzetul, cristalul și încălzitorul nu se mișcă în timpul creșterii cristalului, eliminând acțiunea de întindere a metodei KYVO și metoda de tragere, reducând factorii de interferență umană și evitând astfel defectele de cristal cauzate de mișcarea mecanică; În același timp, rata de răcire poate fi controlată pentru a reduce tensiunea termică de cristal și defectele de cristal și dislocare rezultate și poate crește cristale mai mari. Este mai ușor de operat și are perspective bune de dezvoltare.

Surse de referință:

[1] Zhu Zhenfeng. Cercetări privind morfologia de suprafață și deteriorarea fisurilor cristalelor de safir prin tăietură de sârmă de diamant

[2] Chang Hui. Cercetări de aplicații pe tehnologia de creștere a cristalelor de safir de dimensiuni mari

[3] Zhang Xueping. Cercetări privind creșterea cristalului de safir și aplicarea LED

[4] Liu Jie. Prezentare generală a metodelor și caracteristicilor de pregătire a cristalului Sapphire