Mennyit tudsz a zafírról?

Zafír kristály99,995%-ot meghaladó tisztaságú, nagy tisztaságú alumínium-oxid porból termesztik. Ez a legnagyobb kereslet a nagy tisztaságú timföld iránt. Előnye a nagy szilárdság, a nagy keménység és a stabil kémiai tulajdonságok. Működhet zord környezetben, például magas hőmérsékleten, korrózión és ütéseken. Széles körben használják a védelmi és polgári technológiában, a mikroelektronikai technológiában és más területeken.

A nagy tisztaságú timföldportól a zafírkristályig

A zafír legfontosabb alkalmazásai

A LED hordozó a zafír legnagyobb felhasználási területe. A LED-ek világítási alkalmazása a harmadik forradalom a fénycsövek és az energiatakarékos lámpák után. A LED alapelve az elektromos energiát fényenergiává alakítani. Amikor az áram áthalad a félvezetőn, a lyukak és az elektronok egyesülnek, és a felesleges energia fényenergiaként szabadul fel, végül fényes világítás hatását keltve.LED chip technológiaalapjánepitaxiális ostyák. Az aljzatra lerakódott gáznemű anyagok rétegein keresztül a hordozóanyagok főként szilíciumhordozót tartalmaznak,szilícium-karbid hordozóés zafír szubsztrátum. Ezek közül a zafír szubsztrátumnak nyilvánvaló előnyei vannak a másik két hordozómódszerrel szemben. A zafír szubsztrátum előnyei elsősorban az eszköz stabilitásában, a kiforrott előkészítési technológiában, a látható fény el nem nyelésében, a jó fényáteresztő képességben és a mérsékelt árban mutatkoznak meg. Az adatok szerint a világon a LED-cégek 80%-a zafírt használ hordozóanyagként.

A zafírkristályok a fent említett területen kívül mobiltelefonok képernyőjén, orvosi berendezésekben, ékszerdekorációban és egyéb területeken is használhatók. Ezen túlmenően ablakanyagként is használhatók különféle tudományos érzékelő eszközökhöz, például lencsékhez és prizmákhoz.

Zafír kristályok előállítása

1964-ben Poladino, AE és Rotter, BD alkalmazta ezt a módszert először zafírkristályok növesztésére. Eddig nagyszámú kiváló minőségű zafírkristályt állítottak elő. Az alapelv a következő: először a nyersanyagokat olvadáspontig hevítik, hogy olvadékot képezzenek, majd egy kristálymagot (azaz oltókristályt) használnak, hogy érintkezzenek az olvadék felületével. A hőmérséklet-különbség miatt az oltókristály és az olvadék közötti szilárd-folyadék határfelület túlhűl, így az olvadék az oltókristály felületén kezd megszilárdulni, és elkezd egy kristályt növeszteni, amelynek kristályszerkezete megegyezik az olvadékkal.seed crystal. Ugyanakkor a magkristályt lassan felfelé húzzák és egy bizonyos sebességgel forgatják. Ahogy a magkristályt húzzuk, az olvadék fokozatosan megszilárdul a szilárd-folyadék határfelületen, majd egy kristály képződik. Ez egy olyan módszer, amellyel kristályokat növesztünk olvadékból egy magkristály kihúzásával, amely kiváló minőségű egykristályokat tud előállítani az olvadékból. Ez az egyik leggyakrabban használt kristálynövekedési módszer.

A Czochralski-módszer előnyei a kristályok termesztésére:

(1) a növekedési ütem gyors, és rövid időn belül kiváló minőségű egykristályok termeszthetők; 

(2) a kristály az olvadék felületén nő, és nem érintkezik a tégely falával, ami hatékonyan csökkentheti a kristály belső feszültségét és javíthatja a kristály minőségét. 

Ennek a kristálytenyésztési módszernek azonban nagy hátránya, hogy a termeszthető kristály átmérője kicsi, ami nem kedvez a nagyméretű kristályok növekedésének.

Kyropoulos módszer zafírkristályok termesztésére

A Kyropoulos módszert, amelyet Kyropouls talált fel 1926-ban, KY-módszernek nevezik. Elve hasonló a Czochralski módszeréhez, vagyis a magkristályt érintkezésbe hozzák az olvadék felületével, majd lassan felfelé húzzák. Azonban miután a magkristályt egy ideig felfelé húzzuk, hogy kristálynyak alakuljon ki, a magkristály már nem húzódik fel vagy forog, miután az olvadék és az oltókristály közötti határfelület megszilárdulási sebessége stabil. Az egykristály a hűtési sebesség szabályozásával fentről lefelé fokozatosan megszilárdul, végül aegykristálykialakul.

The products produced by the kibbling process have the characteristics of high quality, low defect density, large size, and better cost-effectiveness.

Zafír kristály növesztése irányított penész módszerrel

Speciális kristálynövekedési technológiaként az irányított öntőforma módszert a következő elv szerint alkalmazzák: magas olvadáspontú olvadékot helyezve a formába, az olvadékot a forma kapilláris hatására felszívják a formára, hogy érintkezzenek a magkristállyal. , és a magkristályhúzás és a folyamatos megszilárdulás során egykristály képződhet. Ugyanakkor az öntőforma élmérete és alakja bizonyos korlátozásokkal rendelkezik a kristályméretre vonatkozóan. Ezért ennek a módszernek vannak bizonyos korlátai az alkalmazási folyamatban, és csak speciális alakú zafírkristályokra alkalmazható, például cső alakú és U alakú.

Zafírkristály növekedés hőcserélő módszerrel

A nagyméretű zafírkristályok előállítására szolgáló hőcserélő módszert Fred Schmid és Dennis találta fel 1967-ben. A hőcserélő módszer jó hőszigetelő hatással rendelkezik, függetlenül tudja szabályozni az olvadék és a kristály hőmérsékleti gradiensét, jól szabályozható, és könnyebben termeszthető zafírkristályok alacsony diszlokációval és nagy mérettel.

A zafírkristályok termesztésére szolgáló hőcserélő módszer előnye, hogy a tégely, a kristály és a melegítő nem mozdul el a kristálynövekedés során, kiküszöböli a kyvo módszer és a húzó módszer nyújtó hatását, csökkenti az emberi interferencia tényezőket, és így elkerüli a kristályt. mechanikai mozgás által okozott hibák; ugyanakkor a hűtési sebesség szabályozható a kristály hőfeszültségének és az ebből eredő kristályrepedés- és diszlokációs hibák csökkentése érdekében, és nagyobb kristályokat növeszthet. Könnyebb a működése és jók a fejlődési kilátásai.

Hivatkozási források:

[1] Zhu Zhenfeng. A zafírkristályok felületi morfológiájának és repedéskárosodásának kutatása gyémánthuzalfűrészszelettel

[2] Chang Hui. Nagyméretű zafírkristály növesztési technológia alkalmazási kutatása

[3] Zhang Xueping. Kutatás a zafírkristály növekedéséről és a LED alkalmazásáról

[4] Liu Jie. A zafírkristály-előállítási módszerek és jellemzők áttekintése