Sapphire wafer Al2O3 8 inch C Máy bay A Máy bay M Máy bay KY Trượt đôi SSP được đánh bóng

Năm 1992, kỹ sư người Nhật Shuji Nakamura đã cách mạng hóa lĩnh vực này bằng cách sử dụng thành công các chất nền sapphire để chuẩn bị các lớp epitaxial GaN do đó đạt được sản xuất đèn LED màu xanh.Bước đột phá này đã dẫn đến sự mở rộng nhanh chóng trong sự phát triển của đèn LED màu xanh dương và xanh lá câySapphire, được biết đến với độ cứng cực kỳ cao và tính chất vật lý và hóa học ổn định ở nhiệt độ cao, cùng với hiệu suất quang học tuyệt vời của nó,dần dần trở thành sự lựa chọn chính cho sản xuất đèn LED màu xanh và xanh lá cây.

Các tấm vải sapphire thể hiện sự anisotropy, với mặt phẳng C <0001 là mặt phẳng tinh thể được sử dụng phổ biến nhất cho sapphire. Các mặt phẳng tinh thể lớn khác bao gồm mặt phẳng A <11-20>, mặt phẳng M <1-100>,và mặt phẳng R <1-102>.
Các lớp mỏng tinh thể đơn của molybdenum disulfide (MoS2) có thể được trồng trên các chất nền sapphire không phù hợp.Chất nền sapphire không phù hợp đề cập đến chất nền mà định hướng tinh thể mặt cuối bị nghiêng nhẹ từ trục C <0001> về trục A <11-20> hoặc trục M <1-100> theo một góc nhất định, thường trong phạm vi 0,5 độ đến 6 độ.
Sapphire wafer cũng có thể được sử dụng như cửa sổ quang học, tàu sân bay, và bảng điều khiển.Nó cũng được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm chức năng khác nhau như lò nung., vòng bi, vỏ và các thành phần khác.

Nhân vật

1Các tính chất quang học tuyệt vời của wafer sapphire làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các thành phần quang học.đặc biệt là trong phạm vi cực tím đến cận hồng ngoại (150nm đến 5500nm), với chỉ số khúc xạ khoảng 1.76Những đặc điểm này đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi sapphire trong các dụng cụ quang học chính xác cao.

2Về tính chất điện tử, wafer sapphire là một vật liệu băng tần rộng (khoảng 9,9 eV), làm cho nó hoạt động đặc biệt tốt trong các thiết bị điện tử điện áp cao và tần số cao.Do cách điện cao và mất điện thấp, sapphire thường được sử dụng như một vật liệu nền cho các thiết bị bán dẫn, đặc biệt là trong các ứng dụng như transistor di động điện tử cao (HEMT) và các thiết bị dựa trên gallium nitride (GaN).

3Sapphire wafer có độ cứng Mohs là 9, thứ hai chỉ sau kim cương, mang lại cho nó những lợi thế nổi bật về khả năng chống mòn và chống trầy xước.có khả năng chịu áp suất cao và va chạm.

4Wafer sapphire cũng có độ dẫn nhiệt cực cao khoảng 25 W / m · K, cho phép nó duy trì các tính chất vật lý và hóa học ổn định trong môi trường nhiệt độ cao.Với điểm nóng chảy cao là 2054 °C và hệ số mở rộng nhiệt thấp (8.4 x 10^-6/K), wafer sapphire có thể duy trì sự ổn định kích thước trong các ứng dụng nhiệt độ cao.

Ứng dụng:

Sapphire wafers là một loại vật liệu được biết đến với độ minh bạch cao, độ cứng và độ ổn định hóa học, dẫn đến các tính chất tuyệt vời khác nhau.Chúng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm điện tửDưới đây là một số lĩnh vực ứng dụng chính:

1Thiết bị quang học:
Được sử dụng làm ống kính, cửa sổ, phân cực, vv, trong thiết bị quang học.
Trong các máy cắt, hàn và đánh dấu bằng laser cao cấp, ống kính sapphire có thể bảo vệ và ổn định đầu ra laser, tăng độ chính xác và độ ổn định của thiết bị.
2. Các dụng cụ chính xác:
Được sử dụng như các yếu tố định vị, vòng bi, vỏ, vv, trong các dụng cụ chính xác.
Trong chế tạo đồng hồ, các miếng vải sapphire được sử dụng trong lõi dao động, vỏ đồng hồ, vỏ đồng hồ, v.v., cải thiện khả năng chống trầy xước, bảo vệ tia UV và thẩm mỹ.
3Các sản phẩm điện tử:
Sử dụng trong kính bảo vệ camera điện thoại di động, bảo vệ bảng điều khiển, cảm biến vân tay, vv
Nâng cao độ cứng sản phẩm, tính minh bạch và khả năng chống mòn, tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong thị trường điện tử cao cấp.

Giới thiệu về phương pháp tinh thể dài của sapphire

Kể từ khi viên đá quý tổng hợp đầu tiên được thu được bằng phương pháp hòa tan lửa vào năm 1902, các kỹ thuật khác nhau cho sự phát triển tinh thể sapphire nhân tạo đã tiếp tục phát triển,dẫn đến hơn một chục phương pháp phát triển tinh thể như phương pháp hòa tan lửa, phương pháp Czochralski và phương pháp thủy nhiệt. Mỗi phương pháp này có những ưu điểm và nhược điểm riêng, với các ứng dụng khác nhau trong các lĩnh vực khác nhau.Các quy trình công nghiệp chính hiện đang được sử dụng bao gồm phương pháp thủy nhiệt, phương pháp Czochralski, phương pháp tăng trưởng bằng phim được xác định cạnh (EFG) và phương pháp đóng băng dốc ngang dọc (VHGF).Phần sau sẽ giới thiệu các phương pháp phát triển tinh thể điển hình cho sapphire.

1Phương pháp Phối hợp lửa (Phương pháp Verneuil)

Quá trình Verneuil, còn được gọi là phương pháp hòa tan lửa, được đặt theo tên của nhà hóa học nổi tiếng người Pháp Auguste Victor Louis Verneuil,người đã phát minh ra phương pháp kinh doanh đầu tiên để tổng hợp đá quýVào năm 1902, ông đã phát hiện ra phương pháp "đốt lửa", vẫn được sử dụng ngày nay như một phương pháp hiệu quả về chi phí để sản xuất đá quý tổng hợp.Quá trình Verneuil cung cấp phần lớn các vật liệu đá quý hợp hỏaNgoài việc thường được sử dụng để tổng hợp ruby và sapphire xanh, phương pháp hợp nhất lửa cũng được sử dụng để tạo ra spinel, corundum tổng hợp, ruby sao tổng hợp,Sapphires màu xanh tổng hợp, và strontium titanate tổng hợp, trong số nhiều đá quý khác có sẵn trên thị trường.

2Phương pháp Kyropoulos

Phương pháp Kyropoulos, còn được gọi là phương pháp Ky, lần đầu tiên được đề xuất bởi Kyropoulos vào năm 1926 để tăng trưởng tinh thể.Phương pháp này chủ yếu được sử dụng để chuẩn bị và nghiên cứu các tinh thể halide cỡ lớnTrong những năm 1960 và 1970, với những cải tiến của Musatov từ Liên Xô cũ, phương pháp này đã được áp dụng để chuẩn bị sapphires đơn tinh thể,làm cho nó một trong những phương pháp hiệu quả để sản xuất tinh thể sapphire lớn nơi phương pháp Czochralski không đủCác tinh thể được trồng bằng phương pháp Kyropoulos có chất lượng cao, chi phí thấp và phù hợp với sản xuất công nghiệp quy mô lớn.

Hiện nay, khoảng 70% chất nền sapphire được sử dụng cho đèn LED trên toàn thế giới được trồng bằng phương pháp Kyropoulos hoặc các phiên bản sửa đổi khác nhau của nó.Tầm quan trọng của chất nền sapphire trong sản xuất LED được ghi chép rõ trong nhiều bài báo nghiên cứuỞ Trung Quốc, phần lớn các doanh nghiệp phát triển tinh thể sapphire sử dụng Phương pháp Kyropoulos.

Các tinh thể được trồng bằng phương pháp này thường có hình dạng hình quả lê và có thể đạt đường kính nhỏ hơn 10-30mm so với đường kính của thùng đá mà chúng được trồng.Phương pháp Kyropoulos là một kỹ thuật hiệu quả và trưởng thành để trồng các tinh thể sapphire đơn đường kính lớn và đã sản xuất thành công các tinh thể sapphire kích thước lớnTrong tin tức gần đây, vào ngày 22 tháng 12,Crystal Sheng Crystal Laboratory và công ty con của nó Crystal Ring Electronics cùng nhau phát triển thành tựu sáng tạo mới nhất.

3Phương pháp tăng trưởng tinh thể - Phương pháp Czochralski

Phương pháp Czochralski, còn được gọi là quy trình Czochralski hoặc chỉ đơn giản là phương pháp CZ, là một kỹ thuật trong đó một tinh thể được rút ra từ dung dịch nóng chảy trong một thùng.Được phát hiện bởi nhà hóa học Ba Lan Jan Czochralski vào năm 1916, nó được phát triển thêm bởi Phòng thí nghiệm Bell ở Hoa Kỳ vào năm 1950 để trồng germanium tinh thể đơn.nó đã được các nhà khoa học khác áp dụng để phát triển các tinh thể bán dẫn đơn như silicon, kim loại tinh thể đơn, và đá quý tổng hợp. Phương pháp này có khả năng phát triển tinh thể đá quý quan trọng như sapphires không màu sắc, ruby, yttrium nhôm granite, gadolinium gallium granite,spinel, và spinel.

Phương pháp Czochralski là một trong những phương pháp quan trọng nhất để phát triển các tinh thể đơn từ một chất nóng chảy.Phương pháp Czochralski được sử dụng phổ biến nhất cho các ứng dụng quy mô lớn là phương pháp Czochralski thùng nóng bằng cảm ứngViệc lựa chọn vật liệu nghiền khác nhau tùy thuộc vào tinh thể được trồng và có thể bao gồm các vật liệu như iridium, molybdenum, bạch kim, graphite và oxy hóa điểm nóng chảy cao.Trong ứng dụng thực tế, các thạch cao iridium có ít ô nhiễm nhất cho sapphire nhưng rất đắt, dẫn đến chi phí cao hơn.tungsten và molybden mốc là rẻ hơn nhưng có thể giới thiệu ô nhiễm nhiều hơn.

Quá trình phát triển tinh thể theo phương pháp Czochralski-CZ bao gồm làm nóng nguyên liệu thô đến điểm nóng chảy để tạo thành một chất nóng chảy, sau đó sử dụng một hạt tinh thể duy nhất để tiếp xúc với bề mặt của chất nóng chảy.Sự khác biệt nhiệt độ tại giao diện chất rắn-nước giữa hạt giống và chất nóng chảy gây ra hạ nhiệtKết quả là, chất nóng chảy bắt đầu cố định trên bề mặt của hạt giống, phát triển một tinh thể duy nhất với cấu trúc giống như hạt giống.Hạt giống được kéo lên từ từ với tốc độ được kiểm soát trong khi xoay, cho phép chất nóng chảy dần cứng ở giao diện chất lỏng-rắn của hạt giống, tạo thành một thanh tinh thể đơn với đối xứng trục.

4Phương pháp EFG - Tăng trưởng bằng phim được xác định cạnh

Phương pháp phát triển bằng phim được xác định cạnh (EFG), lần đầu tiên được phát minh độc lập bởi Harold LaBelle từ Vương quốc Anh và Stepanov từ Liên Xô vào những năm 1960,là một công nghệ định hình gần với lưới liên quan đến việc phát triển các tinh thể trống trực tiếp từ một vật liệu nóng chảyPhương pháp này là một biến thể của phương pháp Czochralski và cung cấp một số lợi thế so với các kỹ thuật phát triển tinh thể truyền thống.

EFG vượt qua nhu cầu chế biến cơ khí rộng rãi các tinh thể nhân tạo trong sản xuất công nghiệp, dẫn đến tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí sản xuất.Nó cho phép cho sự phát triển trực tiếp của các tinh thể trong các hình dạng mong muốn, loại bỏ sự cần thiết của các quy trình định hình rộng rãi.

Một trong những lợi thế chính của phương pháp EFG là hiệu quả vật liệu

5Phương pháp HEM - Phương pháp trao đổi nhiệt

Năm 1969, F. Schmid và D. Viechnicki đã phát minh ra một phương pháp tăng trưởng tinh thể mới được gọi là phương pháp Schmid-Viechnicki, sau đó được đổi tên thành Phương pháp trao đổi nhiệt (HEM) vào năm 1972.Phương pháp HEM nổi bật là một trong những kỹ thuật trưởng thành nhất để phát triển kích thước lớn, sapphire chất lượng cao, với hướng tăng trưởng tinh thể dọc theo trục trục, trục m hoặc trục r, thường sử dụng hướng trục.

Nguyên tắc: Phương pháp HEM sử dụng bộ trao đổi nhiệt để loại bỏ nhiệt, tạo ra độ nghiêng nhiệt độ dọc trong vùng tăng trưởng tinh thể, nơi khu vực dưới mát hơn khu vực trên.Phong độ này được kiểm soát bằng cách điều chỉnh dòng chảy khí (thường là helium) trong bộ trao đổi nhiệt và thay đổi công suất sưởi ấm để tạo điều kiện cho sự cứng dần của chất nóng chảy từ dưới lên trên, tạo thành một tinh thể.

Một tính năng đáng chú ý của quá trình HEM, không giống như các phương pháp tăng trưởng tinh thể khác, là giao diện rắn-nước được chìm dưới bề mặt của chất nóng chảy.Sự ngâm này giúp ngăn chặn sự nhiễu loạn nhiệt và cơ họcmôi trường tăng trưởng đồng nhất này tăng cường đồng nhất hóa học của tinh thể,dẫn đến các tinh thể chất lượng cao hơnThêm vào đó, vì nóng hóa in situ là một phần của chu kỳ làm cứng HEM, mật độ khiếm khuyết thường thấp hơn so với các phương pháp khác.

Tuy nhiên, việc giảm mức độ khiếm khuyết vẫn là một thách thức. do đó, EFG thường được sử dụng nhiều hơn cho việc trồng vật liệu phi tiêu chuẩn.Với những tiến bộ trong công nghệ trong những năm gần đây, EFG cũng đã tìm thấy các ứng dụng trong các vật liệu được sử dụng cho chất nền epitaxial Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) ở một mức độ nhất định.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi:Lợi thế của việc sử dụng vỏ sapphire trong các ứng dụng điện tử là gì?
A:Các tấm wafer sapphire mang lại những lợi ích như dẫn nhiệt cao, cách điện, quán tính hóa học và chống nhiệt độ cao,làm cho chúng phù hợp để sử dụng trong các thiết bị điện tử công suất cao, đèn LED, và các thành phần RF.

Hỏi:Các tấm vải sapphire có thể được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao không, và những tính chất cụ thể nào làm cho chúng phù hợp với môi trường như vậy?

A:Các wafer sapphire là lý tưởng cho các ứng dụng nhiệt độ cao do điểm nóng chảy cao (khoảng 2054 ° C), độ dẫn nhiệt tuyệt vời và ổn định nhiệt.Các tính chất này cho phép các tấm vải sapphire duy trì tính toàn vẹn cấu trúc và hiệu suất của chúng trong điều kiện nhiệt độ cực cao.

Đề xuất sản phẩm

2 Inch Monocrystalline Sapphire Wafer

2.Dia76.2mm 0.5mm DSP SSP (0001) C Cầu 3 inch Sapphire Wafers Substrate