Safir kristallary 99,995% -den ýokary arassalykdaky alýumin oksidi poroşogyndan ösdürilip ýetişdirilýär, bu bolsa olary ýokary arassalykdaky alýumin oksidine iň uly isleg bildirýän sebit edýär. Olar ýokary berkligi, ýokary gatylygy we durnukly himiki häsiýetleri görkezýär, bu bolsa olara ýokary temperatura, poslama we zarba ýaly agyr şertlerde işlemäge mümkinçilik berýär. Olar milli goranyşda, raýat tehnologiýasynda, mikroelektronikada we beýleki ugurlarda giňden ulanylýar.
Ýokary arassa alýumin oksidi poroşogyndan sapfir kristallaryna çenli
1Safiriň esasy ulanylyşlary
Goranmak pudagynda sapfir kristallary, esasan, raketa infragyzyl penjireleri üçin ulanylýar. Häzirki zaman söweşi raketalarda ýokary takyklygy talap edýär we infragyzyl optiki penjire bu talaby ýerine ýetirmek üçin möhüm bölekdir. Raketalaryň ýokary tizlikli uçuş wagtynda güýçli aerodinamik gyzgynlygy we zarbany başdan geçirýändigini, şeýle hem berk söweş şertlerinde bolýandygyny göz öňünde tutup, radom ýokary berklige, zarba garşylygyna we çäge, ýagyş we beýleki agyr howa şertlerinden eroziýa garşy durmak ukybyna eýe bolmalydyr. Ajaýyp ýagtylyk geçirijiligi, ýokary mehaniki häsiýetleri we durnukly himiki häsiýetnamalary bilen sapfir kristallary raketa infragyzyl penjireleri üçin ideal materiala öwrüldi.
LED substratlary sapfiriň iň uly ulanylyşyny görkezýär. LED yşyklandyrmasy fluoressent we energiýa tygşytlaýjy lampalardan soň üçünji rewolýusiýa hasaplanýar. LED-leriň prinsipi elektrik energiýasyny ýagtylyk energiýasyna öwürmegi öz içine alýar. Tok ýarymgeçirijiden geçende, deşikler we elektronlar birleşip, artykmaç energiýany ýagtylyk görnüşinde çykarýar we ahyrsoňy ýagtylyk döredýär. LED çip tehnologiýasy epitaksial plastinkalara esaslanýar, bu ýerde gaz görnüşli materiallar substratyň üstüne gatlak-gatlak goýulýar. Esasy substrat materiallaryna kremniý substratlary, kremniý karbid substratlary we sapfir substratlary girýär. Bularyň arasynda sapfir substratlary beýleki ikisine garanyňda uly artykmaçlyklary hödürleýär, şol sanda enjamyň durnuklylygy, ýetişen taýýarlamak tehnologiýasy, görünýän ýagtylygyň siňdirilmezligi, ýagtylygyň gowy geçirijiligi we ortaça bahasy. Maglumatlar global LED kompaniýalarynyň 80% -iniň substrat materialy hökmünde sapfir ulanýandygyny görkezýär.
Ýokarda agzalan ulanylyşlardan başga-da, sapfir kristallary mobil telefon ekranlarynda, lukmançylyk enjamlarynda, şaý-sepler bezeglerinde we linzalar we prizmalar ýaly dürli ylmy anyklaýyş gurallary üçin penjire materiallary hökmünde hem ulanylýar.
2. Bazaryň möçberi we mümkinçilikleri
Syýasat goldawy we LED çipleriniň giňelýän ulanylyş senariýleri bilen baglylykda, sapfir substratlaryna bolan islegiň we olaryň bazar möçberiniň iki sanly ösüşe ýetmegine garaşylýar. 2025-nji ýyla çenli sapfir substratlarynyň iberilýän möçberiniň 103 million sanyna (4 dýuýmly substratlara öwrülen) ýetmegine garaşylýar, bu bolsa 2021-nji ýyl bilen deňeşdirilende 63% ösüşe, 2021-nji ýyldan 2025-nji ýyla çenli ýyllyk ösüş depgininiň (CAGR) 13% bolmagyna getirýär. Sapfir substratlarynyň bazar möçberiniň 2025-nji ýyla çenli 8 milliard iýena ýetmegine garaşylýar, bu bolsa 2021-nji ýyl bilen deňeşdirilende 108% ösüşe, 2021-nji ýyldan 2025-nji ýyla çenli CAGR-iň 20% bolmagyna getirýär. Substratlaryň "prekursory" hökmünde sapfir kristallarynyň bazar möçberi we ösüş meýili aýdyň görünýär.
3. Safir kristallaryny taýýarlamak
1891-nji ýylda fransuz himigi Werneuil A. ilkinji gezek emeli gymmat bahaly daş kristallaryny öndürmek üçin alaw bilen birleşme usulyny oýlap tapandan bäri, emeli sapfir kristallarynyň ösdürilmegini öwrenmek bir asyrdan gowrak wagtlap dowam etdi. Bu döwürde ylmyň we tehnologiýanyň ösüşi kristallaryň hilini ýokarlandyrmak, ulanylyş derejesini ýokarlandyrmak we önümçilik çykdajylaryny azaltmak üçin senagat talaplaryny kanagatlandyrmak maksady bilen sapfir ösdürilmegini ösdürmek usullaryny öwrenmek boýunça giňişleýin gözlegleriň geçirilmegine itergi berdi. Sapfir kristallaryny ösdürmek üçin Çozhralski usuly, Kiropulos usuly, gyralary kesgitlenen plýonka bilen iýmitlendirilýän ösüş (EFG) usuly we ýylylyk alyş-çalyş usuly (HEM) ýaly dürli täze usullar we tehnologiýalar peýda boldy.
3.1 Safir kristallaryny ösdürip ýetişdirmegiň Çozhralski usuly
1918-nji ýylda Çozhralski J. tarapyndan ilkinji gezek hödürlenen Çozhralski usuly Çozhralski usuly (gysgaldylanda Çz usuly) hökmünde hem bellidir. 1964-nji ýylda Poladino AE we Rotter BD bu usuly ilkinji gezek sapfir kristallaryny ösdürmek üçin ulandylar. Häzirki güne çenli ol köp sanly ýokary hilli sapfir kristallaryny öndürdi. Prinsip çig maly eredip ergin emele getirmegi, soňra ergin ýüzüne bir kristal tohumyny batyrmagy öz içine alýar. Gaty-suwuk serhetdäki temperatura tapawudy sebäpli, aşa sowama bolup geçýär, bu bolsa ergin tohum ýüzünde gatylaşýar we tohum bilen birmeňzeş kristal gurluşyna eýe bolan bir kristaly ösdürip başlaýar. Tohum belli bir tizlikde aýlanyp, ýuwaş-ýuwaş ýokary çekilýär. Tohum çekilende, ergin serhetde ýuwaş-ýuwaş gatylaşýar we bir kristal emele getirýär. Kristaly erginden çekmegi öz içine alýan bu usul ýokary hilli bir kristallary taýýarlamak üçin umumy usullaryň biridir.
Çozhralski usulynyň artykmaçlyklary aşakdakylary öz içine alýar: (1) çalt ösüş tizligi, gysga wagtyň içinde ýokary hilli monokristallaryň öndürilmegine mümkinçilik berýär; (2) kristallar erime ýüzünde tigel diwary bilen degmezden ösýär, içki dartgynlylygy netijeli azaldýar we kristallaryň hilini gowulandyrýar. Şeýle-de bolsa, bu usulyň esasy kemçiligi uly diametrli kristallary ösdürip ýetişdirmegiň kynçylygydyr, bu bolsa ony uly ölçegli kristallary öndürmek üçin az amatly edýär.
3.2 Safir kristallaryny ösdürip ýetişdirmegiň Kiropoulos usuly
1926-njy ýylda Kiropoulos tarapyndan oýlap tapylan Kiropoulos usuly (gysgaldylanda KY usuly) Çozhralski usuly bilen meňzeşlikleri paýlaşýar. Ol tohum kristalyny ereýän ýüzüne batyryp, ony ýuwaşlyk bilen ýokary çekip, boýnuny emele getirmegi öz içine alýar. Eriýän-tohum serhedinde gatamak tizligi durnuklaşandan soň, tohum çekilmeýär ýa-da aýlanmaýar. Onuň ýerine, sowadyş tizligi monokristalyň ýokardan aşak ýuwaşlyk bilen gatamagyna we ahyrsoňy monokristal emele getirmegine mümkinçilik bermek üçin dolandyrylýar.
Kiropoulos usuly ýokary hilli, pes kemçilik dykyzlygy, uly we amatly tygşytly kristallary öndürýär.
3.3 Safir kristallaryny ösdürmek üçin gyralary kesgitlenen plýonka bilen iýmitlendirilen ösüş (EFG) usuly
EFG usuly şekilli kristal ösdürip ýetişdirmek tehnologiýasydyr. Onuň prinsipi ýokary ereýän temperaturadaky ergini galyba ýerleşdirmegi öz içine alýar. Ergini kapillýar täsir arkaly galybyň ýokarsyna çekilýär we ol ýerde tohum kristaly bilen degýär. Tohum çekilip, ergini gatylaşanda, ýeke kristal emele gelýär. Galypyň gyrasynyň ululygy we görnüşi kristal ölçeglerini çäklendirýär. Netijede, bu usulyň belli bir çäklendirmeleri bar we esasan turbalar we U görnüşli profiller ýaly şekilli sapfir kristallary üçin amatlydyr.
3.4 Safir kristallaryny ösdürmek üçin ýylylyk alyş-çalyş usuly (HEM)
Uly göwrümli sapfir kristallaryny taýýarlamak üçin ýylylyk alyş-çalyş usuly Fred Şmid we Dennis tarapyndan 1967-nji ýylda oýlap tapyldy. HEM ulgamy ajaýyp ýylylyk izolýasiýasyna, erände we kristalda temperatura gradientiniň garaşsyz dolandyrylmagyna we gowy dolandyrylyp bilinmegine eýedir. Ol pes dislokasiýaly we uly sapfir kristallaryny deňeşdirme boýunça aňsatlyk bilen öndürýär.
HEM usulynyň artykmaçlyklary ösüş wagtynda tigelde, kristalda we gyzdyryjyda hereketiň bolmazlygyny öz içine alýar, bu bolsa Kiropoulos we Çozhralski usullarynda bolşy ýaly çekiş hereketlerini aradan aýyrýar. Bu bolsa adamyň gatyşmagyny azaldýar we mehaniki hereket sebäpli kristal kemçilikleriniň öňüni alýar. Mundan başga-da, termal stressi we netijede kristallaryň ýarylmagyny we çykyş kemçiliklerini azaltmak üçin sowadyş tizligini dolandyryp bolýar. Bu usul uly ölçegli kristallaryň ösmegine mümkinçilik berýär, ulanmak üçin deňeşdirme aňsat we geljegi uly ösüş mümkinçiliklerine eýedir.
Sapfir kristallaryny ösdürmekde we takyk gaýtadan işlemekde çuňňur tejribä eýe bolan XKH goranyş, LED we optoelektronika ulgamlary üçin niýetlenen sapfir wafer çözgütleriniň doly toplumyny hödürleýär. Sapfirden başga-da, biz kremniý karbidi (SiC) waferlerini, kremniý waferlerini, SiC keramiki böleklerini we kwars önümlerini öz içine alýan ýokary öndürijilikli ýarymgeçiriji materiallaryň doly toplumyny hödürleýäris. Biz ähli materiallarda ajaýyp hili, ygtybarlylygy we tehniki goldawy üpjün edýäris we müşderilere öňdebaryjy senagat we ylmy-barlag ulgamlarynda öňdebaryjy netijeleri gazanmaga kömek edýäris.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 29-njy awgusty