Sapphire Wafer Al2O3 8 pollici C Piano A Piano M Piano KY Doppio scivolo lucido SSP

Nel 1992, l'ingegnere giapponese Shuji Nakamura rivoluzionò il campo utilizzando con successo i substrati di zaffiro per preparare strati epitaxiali di GaN raggiungendo così la produzione di LED blu.Questa scoperta ha portato a una rapida espansione dello sviluppo di LED blu e verdiLo zaffiro, noto per la sua altissima durezza e per le sue proprietà fisiche e chimiche stabili ad alte temperature, nonché per le sue eccellenti prestazioni ottiche,gradualmente divenuto la scelta principale per la produzione di LED blu e verdi.

I wafer di zaffiro mostrano anisotropia, con il piano C <0001 che è il piano cristallino più comunemente usato per lo zaffiro.e piano R < 1-102>.
I film sottili monocristallini di dissulfuro di molibdeno (MoS2) possono essere coltivati su substrati di zaffiro disallineati.I substrati di zaffiro disallineati si riferiscono a substrati in cui l'orientamento del cristallo della faccia terminale è leggermente inclinato dall'asse C <0001> verso l'asse A <11-20> o l'asse M <1-100> da un certo angolo, in genere nell' intervallo da 0,5° a 6°.
I wafer di zaffiro possono anche essere utilizzati come finestre ottiche, vettori e pannelli.viene utilizzato anche nella produzione di vari prodotti funzionali come i crogioli, cuscinetti, guarnizioni e altri componenti.

Carattere

1Le eccellenti proprietà ottiche del zaffiro lo rendono un materiale ideale per componenti ottici.specialmente nel raggio ultravioletto-infrarosso vicino (150 nm a 5500 nm), con un indice di rifrazione di circa 1.76Queste caratteristiche hanno portato all'uso diffuso dello zaffiro in strumenti ottici ad alta precisione.

2.In termini di proprietà elettroniche, il wafer di zaffiro è un materiale a banda larga (circa 9,9 eV), il che lo rende eccezionalmente efficace nei dispositivi elettronici ad alta tensione e ad alta frequenza.A causa del suo elevato isolamento e della bassa perdita dielettrica, lo zaffiro è comunemente utilizzato come materiale di substrato per dispositivi semiconduttori, in particolare in applicazioni come transistor ad alta mobilità elettronica (HEMT) e dispositivi a base di nitruro di gallio (GaN).

3La wafer di zaffiro ha una durezza di Mohs di 9, seconda solo al diamante, che gli conferisce eccezionali vantaggi in termini di resistenza all'usura e alla graffiatura.resistente a forti pressioni e urti.

4Il wafer di zaffiro possiede inoltre una conduttività termica estremamente elevata di circa 25 W/m·K, che gli consente di mantenere proprietà fisiche e chimiche stabili in ambienti ad alta temperatura.Con un elevato punto di fusione di 2054°C e un basso coefficiente di espansione termica (8.4 x 10^-6/K), la wafer di zaffiro può mantenere la stabilità dimensionale in applicazioni ad alta temperatura.

Applicazioni:

I wafer di zaffiro sono un tipo di materiale noto per la sua elevata trasparenza, durezza e stabilità chimica, che si traduce in varie eccellenti proprietà.Sono ampiamente utilizzati nella produzione di prodotti elettroniciIn seguito sono riportate alcune delle principali aree di applicazione:

1. Dispositivi ottici:
Utilizzati come lenti, finestre, polarizzatori, ecc., in apparecchiature ottiche.
Nelle macchine di taglio, saldatura e marcatura laser di fascia alta, le lenti di zaffiro possono proteggere e stabilizzare le uscite laser, migliorando la precisione e la stabilità dell'attrezzatura.
2- Strumenti di precisione:
Utilizzati come elementi di posizionamento, cuscinetti, buste, ecc., in strumenti di precisione.
Nell'orologeria, i wafer di zaffiro sono impiegati nel nucleo oscillante del movimento, nel coperchio dell'orologio, nella cassa, ecc., migliorando la resistenza ai graffi, la protezione UV e l'estetica.
3.Prodotti elettronici:
Utilizzato nei vetri di protezione delle telecamere dei telefoni cellulari, nella protezione dei pannelli, nei sensori di impronte digitali, ecc.
Migliora la durezza del prodotto, la trasparenza e la resistenza all'usura, trovando un'ampia applicazione nel mercato dell'elettronica di fascia alta.

Introduzione al metodo dei cristalli lunghi di zaffiro

Dal momento che la prima gemma sintetica è stata ottenuta utilizzando il metodo di fusione a fiamma nel 1902, diverse tecniche per la crescita artificiale di cristalli di zaffiro hanno continuato a evolversi,dando origine a più di una dozzina di metodi di crescita dei cristalli come il metodo di fusione a fiamma, il metodo Czochralski e il metodo idrotermale, ciascuno dei quali ha i suoi vantaggi e svantaggi, con applicazioni diverse in diversi settori.I principali processi industriali attualmente in uso comprendono il metodo idrotermale, il metodo di Czochralski, il metodo di crescita alimentata da pellicola a bordo (EFG) e il metodo di congelamento a gradiente orizzontale verticale (VHGF).Nella sezione seguente verranno introdotti metodi di crescita tipici di cristalli per zaffiro.

1Metodo di fusione a fiamma (processo di Verneuil)

Il processo di Verneuil, noto anche come metodo di fusione a fiamma, prende il nome dal famoso chimico francese Auguste Victor Louis Verneuil,che ha inventato il primo metodo commerciale per la sintesi di pietre prezioseNel 1902 scoprì il metodo della "fusione a fiamma", che è ancora oggi usato come metodo economico per la produzione di gemme sintetiche.il processo di Verneuil fornisce la maggior parte dei materiali preziosi di fusione a fiammaOltre ad essere comunemente utilizzato per la sintesi di rubini e zaffiri blu, il metodo di fusione a fiamma è utilizzato anche per la creazione di spinello, corindone sintetico, rubini stella sintetici,Sapphire blu sintetiche, e titanato di stronzio sintetico, tra molte altre pietre preziose disponibili sul mercato.

2Metodo di Kyropoulos

Il metodo Kyropoulos, noto anche come metodo Ky, fu proposto per la prima volta da Kyropoulos nel 1926 per la crescita dei cristalli.Questo metodo è stato utilizzato principalmente per la preparazione e la ricerca di cristalli di alogenuri di grandi dimensioniNegli anni '60 e '70, con i miglioramenti di Musatov dall'ex Unione Sovietica, questo metodo è stato applicato alla preparazione di zaffiri monocristallini,rendendolo uno dei metodi efficaci per la produzione di grandi cristalli di zaffiro dove il metodo di Czochralski fallisceI cristalli coltivati con il metodo Kyropoulos presentano una elevata qualità, un basso costo e sono adatti alla produzione industriale su larga scala.

Attualmente, circa il 70% dei substrati di zaffiro utilizzati per i LED in tutto il mondo sono coltivati utilizzando il metodo Kyropoulos o varie versioni modificate di esso.L'importanza dei substrati di zaffiro nella produzione di LED è ben documentata in numerosi articoli di ricercaIn Cina, la maggior parte delle aziende di coltivazione di cristalli di zaffiro utilizza il metodo Kyropoulos.

I cristalli coltivati con questo metodo hanno in genere un aspetto a forma di pera e possono raggiungere diametri fino a 10-30 mm più piccoli del diametro del crogiolo in cui sono coltivati.Il metodo Kyropoulos è una tecnica efficace e matura per la coltivazione di singoli cristalli di zaffiro di grande diametro e ha prodotto con successo cristalli di zaffiro di grandi dimensioniNelle ultime notizie, il 22 dicembre,Il Crystal Sheng Crystal Laboratory e la sua controllata Crystal Ring Electronics hanno sviluppato congiuntamente l'ultimo risultato innovativo, un cristallo di zaffiro di 700 kg..

3Metodo di crescita cristallina - Metodo Czochralski

Il metodo Czochralski, noto anche come processo Czochralski o semplicemente metodo CZ, è una tecnica in cui un cristallo viene estratto da una soluzione fusa in un crogiolo.Scoperto dal chimico polacco Jan Czochralski nel 1916, è stato ulteriormente sviluppato dai Bell Laboratories negli Stati Uniti nel 1950 per la coltivazione di germanio monocristallino.È stato adottato da altri scienziati per la coltivazione di cristalli singoli semiconduttori come il silicioQuesto metodo è in grado di coltivare importanti cristalli di pietre preziose come zaffiri incolori, rubini, granati di alluminio di itrio, granati di gallio di gadolinio.,Spinello e spinello.

Il metodo di Czochralski è uno dei metodi più importanti per la coltivazione di singoli cristalli da una fusione.Il metodo Czochralski più comunemente utilizzato per applicazioni su larga scala è il metodo Czochralski a crogiolo riscaldato per induzioneLa scelta del materiale di crogiolo varia a seconda del cristallo da coltivare e può includere materiali come iridio, molibdeno, platino, grafite e ossidi ad alto punto di fusione.Applicazioni praticheI crogioli di iridio hanno la minore contaminazione per gli zaffiri, ma sono molto costosi, con conseguenti costi più elevati.I crogioli di tungsteno e molibdeno sono più economici ma possono introdurre più contaminazione.

Il processo di crescita dei cristalli del metodo Czochralski-CZ consiste nel riscaldare la materia prima al suo punto di fusione per formare una fusione, quindi utilizzando un singolo seme di cristallo per entrare in contatto con la superficie della fusione.La differenza di temperatura all'interfaccia solido-liquido tra il seme e la fusione provoca un sotto raffreddamentoCome risultato, la fusione inizia a solidificarsi sulla superficie del seme, creando un singolo cristallo con la stessa struttura del seme.Il seme viene lentamente tirato verso l'alto a velocità controllata mentre ruota, permettendo alla fusione di solidificarsi gradualmente all'interfaccia liquido-solido del seme, formando un singolo lingotto cristallino con simmetria assiale.

4. Metodo EFG - Crescita alimentata da pellicola definita dal bordo

Il metodo Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG), inventato per la prima volta da Harold LaBelle del Regno Unito e Stepanov dell'Unione Sovietica negli anni '60,è una tecnologia di modellazione quasi a rete che prevede la crescita di cristalli bianchi direttamente da un materiale fusoQuesto metodo è una variante del metodo Czochralski e offre diversi vantaggi rispetto alle tecniche tradizionali di crescita dei cristalli.

L'EFG supera la necessità di un'ampia lavorazione meccanica dei cristalli artificiali nella produzione industriale, con conseguente risparmio di materiali e riduzione dei costi di produzione.Permette la crescita diretta di cristalli nelle forme desiderate, eliminando la necessità di ingenti processi di modellazione.

Uno dei principali vantaggi del metodo EFG è l'efficienza dei materiali

5Metodo HEM - Metodo scambiatore di calore

Nel 1969, F. Schmid e D. Viechnicki inventarono un nuovo metodo di crescita dei cristalli noto come metodo Schmid-Viechnicki, successivamente ribattezzato metodo scambiatore di calore (HEM) nel 1972.Il metodo HEM si distingue come una delle tecniche più mature per la coltivazione di grandi, zaffiri di alta qualità, con direzioni di crescita del cristallo lungo l'asse, l'asse m o l'asse r, utilizzando comunemente la direzione dell'asse.

Principio: il metodo HEM utilizza uno scambiatore di calore per rimuovere il calore, creando un gradiente di temperatura verticale all'interno della zona di crescita del cristallo, dove la regione inferiore è più fredda della regione superiore.Questo gradiente è controllato regolando il flusso di gas (tipicamente elio) all'interno dello scambiatore di calore e variando la potenza di riscaldamento per facilitare la graduale solidificazione della fusione da basso a alto, formando un cristallo.

Una caratteristica notevole del processo HEM, a differenza di altri metodi di crescita dei cristalli, è che l'interfaccia solido-liquido è immersa sotto la superficie della fusione.Questa immersione aiuta a sopprimere i disturbi termici e meccaniciQuesto ambiente di crescita uniforme migliora l'omogeneità chimica del cristallo,che porta a cristalli di qualità superioreInoltre, poiché il ricottura in situ fa parte del ciclo di solidificazione HEM, la densità di difetto è spesso inferiore rispetto ad altri metodi.

Tuttavia, la riduzione dei livelli di difetti rimane una sfida. Di conseguenza, l'EFG è più comunemente utilizzato per la coltivazione di materiali non standard.Con i progressi tecnologici degli ultimi anni, l'EFG ha anche trovato applicazioni in materiali utilizzati per i substrati epitaxiali di deposizione di vapore chimico metallo-organico (MOCVD) in certa misura.

Domande frequenti

D:Quali sono i vantaggi dell'uso di wafer di zaffiro in applicazioni elettroniche?
A:I wafer di zaffiro offrono vantaggi quali elevata conduttività termica, isolamento elettrico, inertà chimica e resistenza alle alte temperature.con una lunghezza massima non superiore a 20 mm,, LED e componenti RF.

D:I wafer di zaffiro possono essere utilizzati in applicazioni ad alta temperatura, e quali proprietà specifiche li rendono adatti per tali ambienti?

A:I wafer di zaffiro sono ideali per applicazioni ad alta temperatura a causa del loro elevato punto di fusione (circa 2054 ° C), eccellente conducibilità termica e stabilità termica.Queste proprietà consentono ai wafer di zaffiro di mantenere la loro integrità strutturale e le loro prestazioni in condizioni di calore estremo.

Raccomandazione del prodotto

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