Сафирните кристали се одгледуваат од прав од алумина со висока чистота со чистота >99,995%, што ги прави најголема побарувачка за алумина со висока чистота. Тие покажуваат висока цврстина, висока тврдост и стабилни хемиски својства, што им овозможува да работат во сурови средини како што се високи температури, корозија и удар. Тие се широко користени во националната одбрана, цивилната технологија, микроелектрониката и други области.
Од прав од алумина со висока чистота до кристали од сафир
1Клучни примени на сафирот
Во одбранбениот сектор, кристалите од сафир првенствено се користат за инфрацрвени прозорци за ракети. Современото војување бара голема прецизност кај ракетите, а инфрацрвениот оптички прозорец е критична компонента за постигнување на ова барање. Со оглед на тоа што ракетите доживуваат интензивна аеродинамична топлина и удар за време на лет со голема брзина, заедно со сурови борбени средини, радомот мора да поседува висока цврстина, отпорност на удар и способност да издржи ерозија од песок, дожд и други тешки временски услови. Кристалите од сафир, со нивниот одличен пренос на светлина, супериорни механички својства и стабилни хемиски карактеристики, станаа идеален материјал за инфрацрвени прозорци за ракети.
LED подлогите претставуваат најголема примена на сафирот. LED осветлувањето се смета за трета револуција по флуоресцентните и енергетски штедливите светилки. Принципот на LED диодите вклучува претворање на електричната енергија во светлосна енергија. Кога струјата поминува низ полупроводник, дупките и електроните се спојуваат, ослободувајќи вишок енергија во форма на светлина, што на крајот произведува осветлување. Технологијата на LED чипови се базира на епитаксијални плочки, каде што гасовитите материјали се таложат слој по слој на подлогата. Главните материјали за подлогата вклучуваат силиконски подлоги, силициум карбидни подлоги и сафирни подлоги. Меѓу нив, сафирните подлоги нудат значајни предности во однос на другите две, вклучувајќи стабилност на уредот, зрела технологија на подготовка, неапсорпција на видлива светлина, добра пропустливост на светлина и умерена цена. Податоците покажуваат дека 80% од глобалните LED компании користат сафир како материјал за подлога.
Покрај горенаведените примени, кристалите од сафир се користат и во екраните на мобилните телефони, медицинските помагала, декорацијата на накитот и како материјали за прозорци за разни научни инструменти за детекција, како што се леќите и призмите.
2. Големина на пазарот и перспективи
Водени од поддршката на политиките и сценаријата за проширување на примената на LED чиповите, се очекува побарувачката за сафирни подлоги и нивната големина на пазарот да достигнат двоцифрен раст. До 2025 година, се предвидува дека обемот на испорака на сафирни подлоги ќе достигне 103 милиони парчиња (претворени во подлоги од 4 инчи), што претставува зголемување од 63% во споредба со 2021 година, со сложена годишна стапка на раст (CAGR) од 13% од 2021 до 2025 година. Се очекува големината на пазарот на сафирни подлоги да достигне 8 милијарди јени до 2025 година, што претставува зголемување од 108% во споредба со 2021 година, со CAGR од 20% од 2021 до 2025 година. Како „претходник“ на подлогите, големината на пазарот и трендот на раст на сафирните кристали се очигледни.
3. Подготовка на кристали од сафир
Од 1891 година, кога францускиот хемичар Вернеј А. го измислил методот на пламенско топење за прв пат да произведе вештачки кристали од скапоцени камења, проучувањето на растот на вештачки кристали од сафир трае повеќе од еден век. Во овој период, напредокот во науката и технологијата доведе до обемни истражувања за техниките на раст на сафир за да се задоволат индустриските барања за повисок квалитет на кристалот, подобрени стапки на искористеност и намалени трошоци за производство. Се појавија разни нови методи и технологии за одгледување на кристали од сафир, како што се методот Чохралски, методот Киропулос, методот на раст со дефиниран филм (EFG) и методот на размена на топлина (HEM).
3.1 Метод на Чохралски за одгледување кристали од сафир
Методот на Чохралски, пионер воведен од Чохралски Ј. во 1918 година, е познат и како техника на Чохралски (скратено како метод на Ч). Во 1964 година, Поладино АЕ и Ротер БД први го примениле овој метод за одгледување кристали од сафир. До денес, со него се произведени голем број висококвалитетни кристали од сафир. Принципот вклучува топење на суровината за да се формира стопена маса, а потоа потопување на еднокристално семе во површината на стопената маса. Поради температурната разлика на интерфејсот помеѓу цврсто и течно, се јавува суперладење, што предизвикува стопената маса да се зацврсти на површината на семето и да започне да расте еднокристал со иста кристална структура како семето. Семето полека се влече нагоре додека ротира со одредена брзина. Како што семето се влече, стопената маса постепено се зацврстува на интерфејсот, формирајќи еднокристал. Овој метод, кој вклучува вадење кристал од стопената маса, е една од вообичаените техники за подготовка на висококвалитетни еднокристали.
Предностите на методот на Чохралски вклучуваат: (1) брза стапка на раст, што овозможува производство на висококвалитетни монокристали за кратко време; (2) кристалите растат на површината на топењето без контакт со ѕидот на садот, ефикасно намалувајќи го внатрешниот стрес и подобрувајќи го квалитетот на кристалот. Сепак, голем недостаток на овој метод е тешкотијата во одгледувањето кристали со голем дијаметар, што го прави помалку погоден за производство на кристали со голема големина.
3.2 Метод на Киропулос за одгледување кристали од сафир
Методот на Киропулос, измислен од Киропулос во 1926 година (скратено како метод на К.Ј.), има сличности со методот на Чохралски. Вклучува потопување на кристално семе во површината на стопеното место и полека влечење нагоре за да се формира врат. Откако брзината на стврднување на интерфејсот помеѓу стопеното место и семето ќе се стабилизира, семето повеќе не се влече или ротира. Наместо тоа, брзината на ладење се контролира за да се овозможи монокристалот постепено да се стврднува од врвот надолу, на крајот формирајќи монокристал.
Процесот Киропулос произведува кристали со висок квалитет, мала густина на дефекти, голема вредност и поволна исплатливост.
3.3 Метод на раст со филм-хранет со дефиниран раб (EFG) за одгледување на сафирски кристали
Методот EFG е технологија за раст на обликувани кристали. Неговиот принцип вклучува поставување на стопен материјал со висока точка на топење во калап. Стопениот материјал се влече кон врвот на калапот преку капиларно дејство, каде што доаѓа во контакт со кристалот-основач. Како што семето се влече и стопениот материјал се стврднува, се формира монокристал. Големината и обликот на работ на калапот ги ограничуваат димензиите на кристалот. Следствено, овој метод има одредени ограничувања и е првенствено погоден за обликувани сафирни кристали како што се цевки и профили во облик на буквата U.
3.4 Метод на размена на топлина (HEM) за одгледување на кристали од сафир
Методот за размена на топлина за подготовка на големи кристали од сафир бил измислен од Фред Шмид и Денис во 1967 година. HEM системот се одликува со одлична топлинска изолација, независна контрола на температурниот градиент во стопената маса и кристалот и добра контрола. Релативно лесно произведува кристали од сафир со мала дислокација и големи димензии.
Предностите на HEM методот вклучуваат отсуство на движење во садот, кристалот и грејачот за време на растот, елиминирајќи ги дејствата на влечење како оние во методите на Киропулос и Чохралски. Ова го намалува човечкото мешање и ги избегнува дефектите на кристалите предизвикани од механичко движење. Дополнително, брзината на ладење може да се контролира за да се минимизира термичкиот стрес и дефектите предизвикани од пукање и дислокација на кристалите. Овој метод овозможува раст на кристали со голема големина, е релативно лесен за ракување и има ветувачки изгледи за развој.
Користејќи ја длабоката експертиза во растот на сафирните кристали и прецизната обработка, XKH обезбедува целосни решенија за сафирни плочки прилагодени за одбранбени, LED диоди и оптоелектронски апликации. Покрај сафирот, ние испорачуваме целосен асортиман на високо-перформансни полупроводнички материјали, вклучувајќи силициум карбидни (SiC) плочки, силициумски плочки, SiC керамички компоненти и кварцни производи. Ние обезбедуваме исклучителен квалитет, сигурност и техничка поддршка за сите материјали, помагајќи им на клиентите да постигнат револуционерни перформанси во напредните индустриски и истражувачки апликации.
Време на објавување: 29 август 2025 година