Колико знаш о сафиру?

Сафирно стаклоузгаја се од праха глинице високе чистоће са чистоћом већом од 99,995%. То је подручје највеће потражње за глиницом високе чистоће. Има предности високе чврстоће, високе тврдоће и стабилних хемијских својстава. Може да ради у тешким окружењима као што су висока температура, корозија и удар. Широко се користи у одбрамбеној и цивилној технологији, технологији микроелектронике и другим областима.

Од праха глинице високе чистоће до сафирног кристала

Кључне примене сафира

ЛЕД подлога је највећа примена сафира. Примена ЛЕД-а у осветљењу је трећа револуција после флуоресцентних и штедљивих сијалица. Принцип ЛЕД-а је претварање електричне енергије у светлосну енергију. Када струја прође кроз полупроводник, рупе и електрони се комбинују, а вишак енергије се ослобађа као светлосна енергија, коначно стварајући ефекат светлећег осветљења.Технологија ЛЕД чиповазаснива се наепитаксијалне плочице. Кроз слојеве гасовитих материјала нанесених на подлогу, материјали супстрата углавном укључују силицијумски супстрат,подлога од силицијум карбидаи сафирна подлога. Међу њима, сафирна подлога има очигледне предности у односу на друге две методе супстрата. Предности сафирне подлоге се углавном огледају у стабилности уређаја, зрелој технологији припреме, неапсорпцији видљиве светлости, доброј пропусности светлости и умереној цени. Према подацима, 80% ЛЕД компанија у свету користи сафир као материјал за подлогу.

Поред горе поменуте области, сафирни кристали се такође могу користити у екранима мобилних телефона, медицинској опреми, декорацији накита и другим пољима. Поред тога, могу се користити и као прозорски материјали за различите научне инструменте за детекцију као што су сочива и призме.

Припрема сафирних кристала

Године 1964, Поладино, АЕ и Роттер, БД први су применили ову методу на раст кристала сафира. До сада је произведен велики број висококвалитетних сафирних кристала. Принцип је: прво, сировине се загревају до тачке топљења да би се формирала талина, а затим се једно кристално семе (тј. семенски кристал) користи да дође у контакт са површином растопа. Због температурне разлике, интерфејс чврста-течност између кристала семена и талине је суперохлађен, тако да талина почиње да се учвршћује на површини кристала семена и почиње да расте појединачни кристал са истом кристалном структуром као исеменски кристал. У исто време, семенски кристал се полако повлачи нагоре и ротира одређеном брзином. Како се кристал за семе повлачи, талина се постепено учвршћује на интерфејсу чврста и течност, а затим се формира један кристал. Ово је метода узгоја кристала из талине извлачењем кристала за семе, који може припремити висококвалитетне монокристале из талине. То је једна од најчешће коришћених метода раста кристала.

Предности коришћења методе Чохралског за узгој кристала су:

(1) брзина раста је брза, а висококвалитетни монокристали се могу узгајати у кратком временском периоду; 

(2) кристал расте на површини растопа и не долази у контакт са зидом лончића, што може ефикасно смањити унутрашњи стрес кристала и побољшати квалитет кристала. 

Међутим, главни недостатак ове методе узгоја кристала је што је пречник кристала који се може узгајати мали, што не погодује расту кристала великих димензија.

Киропоулос метода за узгој сафирних кристала

Киропоулосова метода, коју је изумео Киропоулс 1926. године, назива се КИ метода. Његов принцип је сличан принципу Цзоцхралског методе, то јест, семенски кристал се доводи у контакт са површином растопа, а затим се полако повлачи нагоре. Међутим, након што се семенски кристал повуче нагоре током одређеног временског периода да би се формирао кристални врат, кристал за семе се више не повлачи или ротира након што је брзина очвршћавања између талине и кристала за семе стабилна. Монокристал се постепено учвршћује од врха ка дну контролисањем брзине хлађења, и на крају амонокристалсе формира.

Производи произведени поступком кибљења имају карактеристике високог квалитета, ниске густине дефеката, велике величине и боље исплативости.

Раст сафирних кристала методом вођеног калупа

Као посебна технологија раста кристала, метода вођеног калупа се користи по следећем принципу: стављањем растопљене тачке високе тачке топљења у калуп, талина се усисава у калуп капиларним деловањем калупа како би се постигао контакт са кристалом за семе. , и један кристал се може формирати током извлачења кристала семена и континуираног очвршћавања. Истовремено, величина ивице и облик калупа имају одређена ограничења на величину кристала. Стога, ова метода има одређена ограничења у процесу примене и применљива је само на кристале сафира посебног облика као што су цевасти и У-облика.

Раст сафирних кристала методом размене топлоте

Методу размене топлоте за припрему кристала сафира великих димензија измислили су Фред Шмид и Денис 1967. Метод размене топлоте има добар ефекат топлотне изолације, може независно контролисати температурни градијент растапа и кристала, има добру управљивост и лакше узгајати кристале сафира са малом дислокацијом и великом величином.

Предност коришћења методе размене топлоте за узгој сафирних кристала је у томе што се лонац, кристал и грејач не померају током раста кристала, елиминишући дејство истезања киво методе и методе повлачења, смањујући факторе људске интерференције и на тај начин избегавајући кристал. дефекти узроковани механичким кретањем; у исто време, брзина хлађења се може контролисати како би се смањио термички стрес кристала и резултујући кристални пукотина и дефекти дислокације, и може расти веће кристале. Лакше је за рад и има добре изгледе за развој.

Референтни извори:

[1] Зху Зхенфенг. Истраживање морфологије површине и оштећења на пукотини сафирних кристала резањем дијамантске жице

[2] Чанг Хуи. Истраживање примене технологије раста сафирних кристала великих димензија

[3] Зханг Ксуепинг. Истраживање раста сафирних кристала и примене ЛЕД-а

[4] Лиу Јие. Преглед метода и карактеристика припреме сафирних кристала