Крышталі сапфіра вырошчваюцца з парашка высокачыстага аксіду алюмінію з чысцінёй >99,995%, што робіць іх найбольш запатрабаванымі вытворцамі высокачыстага аксіду алюмінію. Яны валодаюць высокай трываласцю, высокай цвёрдасцю і стабільнымі хімічнымі ўласцівасцямі, што дазваляе ім працаваць у жорсткіх умовах, такіх як высокія тэмпературы, карозія і ўдары. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў нацыянальнай абароне, грамадзянскіх тэхналогіях, мікраэлектроніцы і іншых галінах.
Ад высакаякаснага парашка аксіду алюмінію да крышталяў сапфіра
1Асноўныя сферы прымянення сапфіра
У абароннай галіне крышталі сапфіра ў асноўным выкарыстоўваюцца для інфрачырвоных вокнаў ракет. Сучасная вайна патрабуе высокай дакладнасці ў ракетах, і інфрачырвонае аптычнае акно з'яўляецца найважнейшым кампанентам для дасягнення гэтага патрабавання. Улічваючы, што ракеты падвяргаюцца інтэнсіўнаму аэрадынамічнаму нагрэву і ўдарам падчас хуткаснага палёту, а таксама ў жорсткіх баявых умовах, абалонка абалонкі павінна валодаць высокай трываласцю, ударатрываласцю і здольнасцю супрацьстаяць эрозіі ад пяску, дажджу і іншых суровых умоў надвор'я. Крышталі сапфіра, дзякуючы сваёй выдатнай святлопрапускальнасці, выдатным механічным уласцівасцям і стабільным хімічным характарыстыкам, сталі ідэальным матэрыялам для інфрачырвоных вокнаў ракет.
Святлодыёдныя падкладкі прадстаўляюць сабой найбольш шырокае прымяненне сапфіра. Святлодыёднае асвятленне лічыцца трэцяй рэвалюцыяй пасля люмінесцэнтных і энергазберагальных лямпаў. Прынцып працы святлодыёдаў заключаецца ў пераўтварэнні электрычнай энергіі ў светлавую. Калі ток праходзіць праз паўправаднік, дзіркі і электроны аб'ядноўваюцца, вызваляючы лішнюю энергію ў выглядзе святла, у канчатковым выніку ствараючы асвятленне. Тэхналогія святлодыёдных чыпаў заснавана на эпітаксіяльных пласцінах, дзе газападобныя матэрыялы наносяцца пласт за пластом на падкладку. Асноўнымі матэрыяламі падкладак з'яўляюцца крэмніевыя падкладкі, карбід-крэмніевыя падкладкі і сапфіравыя падкладкі. Сярод іх сапфіравыя падкладкі маюць значныя перавагі перад двума іншымі, у тым ліку стабільнасць прылады, адданую тэхналогію падрыхтоўкі, непаглынанне бачнага святла, добрую прапускальнасць святла і ўмераны кошт. Дадзеныя паказваюць, што 80% сусветных кампаній, якія вырабляюць святлодыёды, выкарыстоўваюць сапфір у якасці матэрыялу для падкладак.
Акрамя вышэйзгаданых ужыванняў, крышталі сапфіра таксама выкарыстоўваюцца ў экранах мабільных тэлефонаў, медыцынскіх прыладах, упрыгожванні ювелірных вырабаў і ў якасці аконных матэрыялаў для розных навуковых прыбораў выяўлення, такіх як лінзы і прызмы.
2. Памер рынку і перспектывы
Дзякуючы палітычнай падтрымцы і пашырэнню сцэнарыяў прымянення святлодыёдных чыпаў, чакаецца, што попыт на сапфіравыя падложкі і памер іх рынку дасягнуць двухзначных паказчыкаў росту. Да 2025 года аб'ём паставак сапфіравых падложак, паводле прагнозаў, дасягне 103 мільёнаў штук (у пераліку на 4-цалевыя падложкі), што на 63% больш у параўнанні з 2021 годам, са сукупным гадавым тэмпам росту (CAGR) на 13% з 2021 па 2025 год. Чакаецца, што да 2025 года памер рынку сапфіравых падложак дасягне 8 мільярдаў ен, што на 108% больш у параўнанні з 2021 годам, са сукупным гадавым тэмпам росту на 20% з 2021 па 2025 год. Як «папярэднік» падложак, крышталі сапфіра маюць відавочны памер рынку і тэндэнцыю росту.
3. Падрыхтоўка крышталяў сапфіра
З 1891 года, калі французскі хімік Верней А. вынайшаў метад полымянага плаўлення для атрымання штучных крышталяў каштоўных камянёў, вывучэнне вырошчвання штучных крышталяў сапфіра ахоплівае больш за стагоддзе. За гэты перыяд дасягненні ў навуцы і тэхніцы прывялі да шырокіх даследаванняў метадаў вырошчвання сапфіраў, каб задаволіць прамысловыя патрабаванні да больш высокай якасці крышталяў, паляпшэння каэфіцыентаў выкарыстання і зніжэння вытворчых выдаткаў. З'явіліся розныя новыя метады і тэхналогіі вырошчвання крышталяў сапфіра, такія як метад Чахральскага, метад Кірапуласа, метад плёнкавага росту з вызначанымі краямі (EFG) і метад цеплаабмену (HEM).
3.1 Метад Чахральскага для вырошчвання крышталяў сапфіра
Метад Чахральскага, упершыню распрацаваны Чахральскім І. у 1918 годзе, таксама вядомы як метад Чахральскага (скарочана метад Cz). У 1964 годзе Паладзіна А. Е. і Ротэр Б. Д. упершыню ўжылі гэты метад для вырошчвання крышталяў сапфіра. На сённяшні дзень ён дазволіў атрымаць вялікую колькасць высакаякасных крышталяў сапфіра. Прынцып заключаецца ў плаўленні сыравіны для ўтварэння расплаву, а затым апусканні затраўкі монакрышталя ў паверхню расплаву. З-за розніцы тэмператур на мяжы цвёрдага цела і вадкасці адбываецца пераахаладжэнне, у выніку чаго расплав зацвярдзее на паверхні затраўкі і пачынае расці монакрышталь з такой жа крышталічнай структурай, як і затраўка. Затраўка павольна падцягваецца ўверх, круцячыся з пэўнай хуткасцю. Па меры выцягвання затраўкі расплав паступова зацвярдзее на мяжы, утвараючы монакрышталь. Гэты метад, які прадугледжвае выцягванне крышталя з расплаву, з'яўляецца адным з распаўсюджаных метадаў атрымання высакаякасных монакрышталяў.
Перавагі метаду Чахральскага ўключаюць: (1) высокую хуткасць росту, што дазваляе атрымліваць высакаякасныя монакрышталі за кароткі час; (2) крышталі растуць на паверхні расплаву без кантакту са сценкай тыгля, што эфектыўна зніжае ўнутранае напружанне і паляпшае якасць крышталяў. Аднак асноўным недахопам гэтага метаду з'яўляецца складанасць вырошчвання крышталяў вялікага дыяметра, што робіць яго менш прыдатным для атрымання крышталяў вялікіх памераў.
3.2 Метад Кірапуласа для вырошчвання крышталяў сапфіра
Метад Кірапуласа, вынайдзены Кірапуласам у 1926 годзе (скарочана метад KY), мае падабенства з метадам Чахральскага. Ён прадугледжвае апусканне затраўкі ў паверхню расплаву і павольнае выцягванне яе ўверх, каб утварыць шыйку. Пасля таго, як хуткасць зацвярдзення на мяжы расплаву і затраўкі стабілізуецца, затраўку больш не выцягваюць і не круцяць. Замест гэтага хуткасць астуджэння кантралюецца, каб дазволіць монакрышталю паступова зацвярдзець зверху ўніз, у канчатковым выніку ўтвараючы монакрышталь.
Працэс Кірапуласа дазваляе атрымліваць крышталі высокай якасці, нізкай шчыльнасці дэфектаў, вялікіх памераў і спрыяльнай эканамічнай эфектыўнасці.
3.3 Метад плёнкавага росту з вызначанымі краямі (EFG) для вырошчвання крышталяў сапфіра
Метад EFG — гэта тэхналогія вырошчвання фігурных крышталяў. Яго прынцып заключаецца ў размяшчэнні расплаву з высокай тэмпературай плаўлення ў форму. Расплав прыцягваецца да верху формы праз капілярны эфект, дзе ён датыкаецца з затраўкай. Па меры выцягвання затраўкі і зацвярдзення расплаву ўтвараецца монакрышталь. Памер і форма краю формы абмяжоўваюць памеры крышталя. Такім чынам, гэты метад мае пэўныя абмежаванні і ў першую чаргу падыходзіць для фігурных крышталяў сапфіра, такіх як трубкі і U-вобразныя профілі.
3.4 Метад цеплаабмену (HEM) для вырошчвання крышталяў сапфіра
Метад цеплаабмену для атрымання крышталяў сапфіра вялікага памеру быў вынайдзены Фрэдам Шмідам і Дэнісам у 1967 годзе. Сістэма HEM мае выдатную цеплаізаляцыю, незалежнае кіраванне градыентам тэмпературы ў расплаве і крышталі, а таксама добрую кіравальнасць. Яна адносна лёгка вырабляе крышталі сапфіра з нізкай дыслакацыяй і вялікімі памерамі.
Перавагі метаду HEM ўключаюць адсутнасць руху тыгля, крышталя і награвальніка падчас росту, што выключае цягавыя дзеянні, такія як у метадах Кірапуласа і Чахральскага. Гэта памяншае ўмяшанне чалавека і дазваляе пазбегнуць дэфектаў крышталяў, выкліканых механічным рухам. Акрамя таго, хуткасць астуджэння можна кантраляваць, каб мінімізаваць цеплавое напружанне і выніковыя расколіны крышталяў і дыслакацыйныя дэфекты. Гэты метад дазваляе вырошчваць крышталі вялікіх памераў, адносна просты ў эксплуатацыі і мае шматабяцальныя перспектывы развіцця.
Выкарыстоўваючы глыбокі вопыт у вырошчванні і дакладнай апрацоўцы крышталяў сапфіра, XKH прапануе комплексныя рашэнні па вытворчасці сапфіравых пласцін на заказ, адаптаваныя да абаронных патрэб, святлодыёдаў і оптаэлектронікі. Акрамя сапфіра, мы пастаўляем поўны асартымент высокапрадукцыйных паўправадніковых матэрыялаў, у тым ліку пласціны з карбіду крэмнію (SiC), крэмніевыя пласціны, керамічныя кампаненты з карбіду крэмнію і кварцавыя вырабы. Мы гарантуем выключную якасць, надзейнасць і тэхнічную падтрымку па ўсіх матэрыялах, дапамагаючы кліентам дасягнуць прарыўных вынікаў у перадавых прамысловых і даследчых галінах.
Час публікацыі: 29 жніўня 2025 г.