Tha criostalan sapphire air am fàs bho phùdar alumina àrd-ghlanachd le purrachd de >99.995%, gan dèanamh mar an raon iarrtas as motha airson alumina àrd-ghlanachd. Tha neart àrd, cruas àrd, agus feartan ceimigeach seasmhach aca, a’ leigeil leotha obrachadh ann an àrainneachdan cruaidh leithid teòthachd àrd, creimeadh, agus buaidh. Tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an dìon nàiseanta, teicneòlas sìobhalta, meanbh-eileagtronaigeach, agus raointean eile.
Bho phùdar alumina àrd-ghlanachd gu criostalan sapphire
1Prìomh Thagraidhean Sapphire
Anns an roinn dìon, thathas a’ cleachdadh criostalan sapphire sa mhòr-chuid airson uinneagan infridhearg urchraichean. Tha cogadh an latha an-diugh ag iarraidh mionaideachd àrd ann an urchraichean, agus tha an uinneag optigeach infridhearg na phàirt chudromach gus an riatanas seo a choileanadh. Leis gu bheil urchraichean a’ fulang teas is buaidh aerodynamic dian rè itealaich aig astar luath, còmhla ri àrainneachdan sabaid chruaidh, feumaidh neart àrd, strì an aghaidh buaidh, agus a’ chomas seasamh an aghaidh bleith bho ghainmhich, uisge, agus droch shìde eile a bhith aig an radome. Tha criostalan sapphire, leis an tar-chur solais sàr-mhath aca, feartan meacanaigeach nas fheàrr, agus feartan ceimigeach seasmhach, air a bhith nan stuth air leth freagarrach airson uinneagan infridhearg urchraichean.
’S e fo-stratan LED an cleachdadh as motha de shafair. Thathas den bheachd gur e solais LED an treas ar-a-mach às dèidh lampaichean fluorescent agus lampaichean sàbhalaidh lùtha. Tha prionnsapal LEDs a’ toirt a-steach lùth dealain a thionndadh gu lùth solais. Nuair a thèid sruth tro leth-chonnsachaidh, bidh tuill agus dealanan a’ tighinn còmhla, a’ leigeil ma sgaoil cus lùth ann an cruth solais, agus mu dheireadh a’ toirt a-mach soillseachadh. Tha teicneòlas sliseag LED stèidhichte air uibhrichean epitaxial, far a bheil stuthan gasach air an tasgadh sreath air sreath air fo-strat. Am measg nam prìomh stuthan fo-strat tha fo-stratan silicon, fo-stratan silicon carbide, agus fo-stratan sapphire. Nam measg sin, tha buannachdan mòra aig fo-stratan sapphire thairis air an dà rud eile, a’ gabhail a-steach seasmhachd innealan, teicneòlas ullachaidh aibidh, neo-ghlacadh solas faicsinneach, deagh thar-chur solais, agus cosgais meadhanach. Tha dàta a’ sealltainn gu bheil 80% de chompanaidhean LED cruinneil a’ cleachdadh sapphire mar an stuth fo-strat aca.
A bharrachd air na tagraidhean a chaidh ainmeachadh, thathas a’ cleachdadh criostalan sapphire ann an scrionaichean fòn-làimhe, innealan meidigeach, sgeadachadh seudaireachd, agus mar stuthan uinneig airson diofar ionnstramaidean lorg saidheansail leithid lionsan agus prìosaman.
2. Meud a’ Mhargaidh agus na Ro-shealladh
Air a stiùireadh le taic poileasaidh agus na suidheachaidhean tagraidh a tha a’ leudachadh airson sgoltagan LED, thathar an dùil gum bi an t-iarrtas airson fo-stratan sapphire agus meud a’ mhargaidh aca a’ ruighinn fàs dà-dhigitach. Ro 2025, thathar an dùil gun ruig meud luchdan fo-stratan sapphire 103 millean pìos (air an tionndadh gu fo-stratan 4-òirleach), a’ riochdachadh àrdachadh 63% an taca ri 2021, le ìre fàis bliadhnail co-mheasgaichte (CAGR) de 13% bho 2021 gu 2025. Thathar an dùil gun ruig meud margaidh fo-stratan sapphire ¥8 billean ro 2025, àrdachadh 108% an taca ri 2021, le CAGR de 20% bho 2021 gu 2025. Mar an “ro-ruithear” do fho-stratan, tha meud a’ mhargaidh agus gluasad fàis criostalan sapphire follaiseach.
3. Ullachadh Chriostalan Sapphire
Bho 1891, nuair a chruthaich an ceimigear Frangach Verneuil A. an dòigh-obrach lasair-leaghaidh gus criostalan seud fuadain a dhèanamh airson a’ chiad uair, tha sgrùdadh fàs criostail sapphire fuadain air a bhith a’ mairsinn còrr is ceud bliadhna. Rè na h-ùine seo, tha adhartasan ann an saidheans agus teicneòlas air rannsachadh farsaing a bhrosnachadh ann an dòighean-obrach fàs sapphire gus coinneachadh ri iarrtasan gnìomhachais airson càileachd criostail nas àirde, ìrean cleachdaidh nas fheàrr, agus cosgaisean cinneasachaidh nas ìsle. Tha grunn dhòighean agus teicneòlasan ùra air nochdadh airson criostalan sapphire fhàs, leithid dòigh Czochralski, dòigh Kyropoulos, dòigh fàs film-biadhaidh le mìneachadh oir (EFG), agus dòigh iomlaid teas (HEM).
3.1 Modh Czochralski airson criostalan safair fhàs
Canar dòigh-obrach Czochralski (air a ghiorrachadh mar dhòigh-obrach Cz) ris an dòigh-obrach Czochralski, air a thòiseachadh le J. Czochralski ann an 1918. Ann an 1964, chuir Poladino AE agus Rotter BD an dòigh-obrach seo an sàs airson a’ chiad uair gus criostalan sapphire fhàs. Gu ruige seo, tha e air àireamh mhòr de chriostalan sapphire àrd-inbhe a thoirt gu buil. Tha am prionnsapal a’ toirt a-steach an stuth amh a leaghadh gus leaghadh a chruthachadh, agus an uairsin sìol criostail singilte a bhogadh ann an uachdar an leaghaidh. Air sgàth an eadar-dhealachaidh teòthachd aig an eadar-aghaidh cruaidh-leaghaidh, bidh superfuarachadh a’ tachairt, ag adhbhrachadh gum bi an leaghadh a’ cruadhachadh air uachdar an t-sìl agus a’ tòiseachadh air criostal singilte fhàs leis an aon structar criostail ris an t-sìol. Tha an sìol air a tharraing suas gu slaodach fhad ‘s a tha e a’ tionndadh aig astar sònraichte. Mar a thèid an sìol a tharraing, bidh an leaghadh mean air mhean a’ cruadhachadh aig an eadar-aghaidh, a’ cruthachadh criostal singilte. Tha an dòigh seo, a tha a’ toirt a-steach criostal a tharraing bhon leaghadh, mar aon de na dòighean cumanta airson criostalan singilte àrd-inbhe ullachadh.
Tha buannachdan dòigh Czochralski a’ gabhail a-steach: (1) ìre fàis luath, a’ comasachadh cinneasachadh criostalan singilte àrd-inbhe ann an ùine ghoirid; (2) bidh criostalan a’ fàs aig uachdar an leaghaidh gun conaltradh ri balla a’ chriostail, a’ lughdachadh cuideam a-staigh gu h-èifeachdach agus a’ leasachadh càileachd criostail. Ach, is e prìomh ana-cothrom an dòigh seo an duilgheadas a th’ ann criostalan le trast-thomhas mòr fhàs, ga dhèanamh nas lugha freagarrach airson criostalan mòra a dhèanamh.
3.2 Modh Kyropoulos airson criostalan safair fhàs
Tha coltas eadar modh Kyropoulos, a chaidh a chruthachadh le Kyropoulos ann an 1926 (air a ghiorrachadh mar dhòigh KY), agus modh Czochralski. Tha e a’ toirt a-steach criostal sìl a bhith air a bhogadh ann an uachdar an leaghte agus ga tharraing suas mean air mhean gus amhach a chruthachadh. Cho luath ‘s a bhios an ìre cruadhachaidh aig an eadar-aghaidh leaghte-sìl seasmhach, chan eilear a’ tarraing no a’ cuairteachadh an t-sìl tuilleadh. An àite sin, tha an ìre fuarachaidh air a smachdachadh gus leigeil leis a’ chriostal shingilte cruadhachadh mean air mhean bhon mhullach sìos, a’ cruthachadh criostal shingilte mu dheireadh.
Bidh pròiseas Kyropoulos a’ dèanamh criostalan le càileachd àrd, dùmhlachd locht ìosal, mòr, agus èifeachdas cosgais fàbharach.
3.3 Modh Fàs le Film air a Mhìneachadh air an Oir (EFG) airson criostalan sapphire fhàs
’S e teicneòlas fàis criostail chumaichte a th’ ann an dòigh EFG. Tha a phrionnsabal a’ toirt a-steach leaghadh le puing-leaghaidh àrd a chur ann am molltair. Tha an leaghadh air a tharraing gu mullach a’ mhulltair tro ghnìomh capillary, far a bheil e a’ conaltradh ris a’ chriostal sìl. Mar a thèid an sìol a tharraing agus an leaghadh a’ cruadhachadh, bidh criostal singilte a’ cruthachadh. Tha meud agus cumadh oir a’ mhulltair a’ cuingealachadh tomhasan a’ chriostail. Mar thoradh air an sin, tha crìochan sònraichte aig an dòigh seo agus tha e gu sònraichte freagarrach airson criostalan sapphire chumaichte leithid tiùban agus pròifilean U-chruthach.
3.4 Modh Iomlaid Teas (HEM) airson criostalan safair fhàs
Chaidh an dòigh iomlaid teas airson criostalan sapphire mòra ullachadh a chruthachadh le Fred Schmid agus Dennis ann an 1967. Tha siostam HEM a’ nochdadh insulation teirmeach sàr-mhath, smachd neo-eisimeileach air an ìre teòthachd anns an leaghadh agus an criostal, agus deagh smachd. Bidh e an ìre mhath furasta criostalan sapphire a thoirt gu buil le dì-ghluasad ìosal agus mòr.
Tha buannachdan an dòigh HEM a’ gabhail a-steach dìth gluasad anns a’ chriostal, an criostal, agus an teasadair rè fàs, a’ cur às do ghnìomhan tarraing leithid an fheadhainn ann an dòighean Kyropoulos agus Czochralski. Tha seo a’ lughdachadh bacadh daonna agus a’ seachnadh lochdan criostail air adhbhrachadh le gluasad meacanaigeach. A bharrachd air an sin, faodar an ìre fuarachaidh a smachdachadh gus cuideam teirmeach agus lochdan sgàineadh is dì-àiteachaidh criostail a lughdachadh. Leigidh an dòigh seo le fàs criostalan mòra, tha e an ìre mhath furasta obrachadh, agus tha cothroman leasachaidh gealltanach ann.
Le bhith a’ cleachdadh eòlas domhainn ann am fàs criostail sapphire agus giullachd mionaideach, tha XKH a’ toirt seachad fuasglaidhean gnàthaichte deireadh-gu-deireadh airson wafers sapphire a tha freagarrach do thagraidhean dìon, LED, agus optoelectronics. A bharrachd air sapphire, bidh sinn a’ toirt seachad raon iomlan de stuthan leth-chonnsachaidh àrd-choileanaidh a’ gabhail a-steach wafers silicon carbide (SiC), wafers silicon, co-phàirtean ceirmeag SiC, agus toraidhean grian-chlach. Bidh sinn a’ dèanamh cinnteach à càileachd, earbsachd agus taic theicnigeach air leth thar gach stuth, a’ cuideachadh luchd-ceannach gus coileanadh ùr-ghnàthach a choileanadh ann an tagraidhean gnìomhachais is rannsachaidh adhartach.
Àm puist: 29 Lùnastal 2025