Kiek tu žinai apie safyrą?

Safyro kristalasyra išaugintas iš didelio grynumo aliuminio oksido miltelių, kurių grynumas didesnis nei 99,995%. Tai didžiausia didelio grynumo aliuminio oksido paklausa. Jis turi didelio stiprumo, didelio kietumo ir stabilių cheminių savybių pranašumus. Jis gali veikti atšiauriose aplinkose, tokiose kaip aukšta temperatūra, korozija ir smūgis. Jis plačiai naudojamas gynybos ir civilinėse technologijose, mikroelektronikos technologijose ir kitose srityse.

Nuo didelio grynumo aliuminio oksido miltelių iki safyro kristalo

Pagrindinės safyro panaudojimo galimybės

LED substratas yra didžiausias safyro panaudojimas. LED pritaikymas apšvietimui yra trečioji revoliucija po fluorescencinių ir energiją taupančių lempų. LED principas yra paversti elektros energiją šviesos energija. Kai srovė praeina per puslaidininkį, skylės ir elektronai susijungia, o energijos perteklius išsiskiria kaip šviesos energija, galiausiai sukuriant šviesos apšvietimą.LED mikroschemų technologijaremiasiepitaksinės plokštelės. Per dujinių medžiagų sluoksnius, nusodintus ant pagrindo, pagrindo medžiagos daugiausia apima silicio substratą,silicio karbido substratasir safyro substratas. Tarp jų, safyro substratas turi akivaizdžių pranašumų, palyginti su kitais dviem substrato metodais. Safyro substrato privalumus daugiausia atspindi įrenginio stabilumas, brandi paruošimo technologija, matomos šviesos nesugėrimas, geras šviesos pralaidumas ir vidutinė kaina. Remiantis duomenimis, 80% LED kompanijų pasaulyje kaip substrato medžiagą naudoja safyrą.

Be minėtos srities, safyro kristalai taip pat gali būti naudojami mobiliųjų telefonų ekranuose, medicinos įrangoje, papuošalų dekoravimui ir kitose srityse. Be to, jie taip pat gali būti naudojami kaip langų medžiaga įvairiems moksliniams aptikimo instrumentams, tokiems kaip lęšiai ir prizmės.

Safyro kristalų paruošimas

1964 m. Poladino, AE ir Rotter, BD pirmą kartą pritaikė šį metodą safyro kristalų auginimui. Iki šiol buvo pagaminta labai daug kokybiškų safyro kristalų. Principas yra toks: pirma, žaliavos kaitinamos iki lydymosi taško, kad susidarytų lydalas, o tada vieno kristalo sėkla (t. y. sėklų kristalas) naudojama kontaktui su lydalo paviršiumi. Dėl temperatūrų skirtumo kietojo ir skysčio sąsaja tarp sėklinio kristalo ir lydalo yra peršaldoma, todėl lydalas pradeda kietėti sėklinio kristalo paviršiuje ir pradeda augti monokristalas, kurio kristalinė struktūra tokia pati kaip irsėklų kristalas. Tuo pačiu metu sėklinis kristalas lėtai traukiamas aukštyn ir sukasi tam tikru greičiu. Traukant sėklinį kristalą, lydalas palaipsniui kietėja kieto ir skysčio sąsajoje, o tada susidaro vienas kristalas. Tai kristalų auginimo iš lydalo metodas, traukiant sėklinį kristalą, kuris iš lydalo gali paruošti aukštos kokybės pavienius kristalus. Tai vienas iš dažniausiai naudojamų kristalų auginimo būdų.

Czochralski metodo privalumai kristalams auginti yra šie:

(1) augimo greitis yra greitas, o aukštos kokybės pavieniai kristalai gali būti auginami per trumpą laiką; 

(2) kristalas auga ant lydalo paviršiaus ir nesiliečia su tiglio sienele, o tai gali veiksmingai sumažinti vidinį kristalo įtempį ir pagerinti kristalo kokybę. 

Tačiau pagrindinis šio kristalų auginimo būdo trūkumas yra tas, kad kristalo, kurį galima auginti, skersmuo yra mažas, o tai nėra palanki didelių dydžių kristalų augimui.

Kyropoulos metodas safyro kristalams auginti

Kyropoulos metodas, kurį išrado Kyropouls 1926 m., vadinamas KY metodu. Jo principas yra panašus į Czochralskio metodą, ty sėklinis kristalas liečiamas su lydalo paviršiumi ir lėtai traukiamas aukštyn. Tačiau po to, kai sėklinis kristalas tam tikrą laiką traukiamas į viršų, kad susidarytų kristalo kaklelis, sėklinis kristalas nebetraukiamas aukštyn ir nebesukamas, kai tirpalo ir sėklinio kristalo sąsajos kietėjimo greitis yra stabilus. Vienas kristalas palaipsniui kietėja iš viršaus į apačią, kontroliuojant aušinimo greitį, ir galiausiai avieno kristalosusidaro.

Smulkinimo proceso metu pagaminti produktai pasižymi aukšta kokybe, mažu defektų tankiu, dideliu dydžiu ir geresniu ekonomiškumu.

Safyro kristalų augimas vadovaujamo pelėsių metodu

Kaip speciali kristalų auginimo technologija, vadovaujamasis formos metodas naudojamas tokiu principu: į formą įdedant aukštos lydymosi temperatūros lydalą, lydalas įsiurbiamas į formą kapiliariniu formos veikimu, kad būtų pasiektas kontaktas su sėkliniu kristalu. , o vienas kristalas gali susidaryti traukiant sėklą ir nuolat kietėjant. Tuo pačiu metu formos krašto dydis ir forma turi tam tikrus kristalo dydžio apribojimus. Todėl šis metodas turi tam tikrų taikymo proceso apribojimų ir yra taikomas tik specialios formos safyro kristalams, tokiems kaip vamzdiniai ir U formos.

Safyro kristalų auginimas šilumos mainų metodu

Šilumos mainų metodą, skirtą didelio dydžio safyro kristalams paruošti, išrado Fredas Schmidas ir Dennisas 1967 m. Šilumos mainų metodas turi gerą šilumos izoliacijos efektą, gali nepriklausomai valdyti lydalo ir kristalo temperatūros gradientą, gerai valdomas ir yra lengviau auga safyro kristalai su mažu išnirimu ir dideliu dydžiu.

Šilumos mainų metodo naudojimo safyro kristalams auginimui pranašumas yra tas, kad tiglis, kristalas ir šildytuvas nejuda kristalų augimo metu, pašalina kyvo metodo ir tempimo metodo tempimo veiksmą, sumažina žmogaus trukdžių veiksnius ir taip išvengiama kristalų. defektai, atsiradę dėl mechaninio judėjimo; Tuo pačiu metu aušinimo greitis gali būti kontroliuojamas, kad būtų sumažintas kristalų šiluminis įtempis ir dėl to atsirandantys kristalų įtrūkimai ir išnirimo defektai, taip pat gali išaugti didesni kristalai. Tai lengviau eksploatuoti ir turi geras plėtros perspektyvas.

Nuorodų šaltiniai:

[1] Zhu Zhenfeng. Safyro kristalų paviršiaus morfologijos ir plyšių pažeidimo tyrimai pjaustant deimantine viela

[2] Chang Hui. Didelio dydžio safyro kristalų auginimo technologijos taikymo tyrimai

[3] Zhang Xueping. Safyro kristalų augimo ir LED taikymo tyrimai

[4] Liu Jie. Safyro kristalų paruošimo būdų ir charakteristikų apžvalga