Berapa banyak yang anda tahu mengenai Sapphire?

Sapphire Crystalditanam dari serbuk alumina kesucian tinggi dengan kesucian lebih daripada 99.995%. Ia adalah kawasan permintaan terbesar untuk alumina kemelut tinggi. Ia mempunyai kelebihan kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, dan sifat kimia yang stabil. Ia boleh berfungsi dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kakisan, dan kesan. Ia digunakan secara meluas dalam teknologi pertahanan dan awam, teknologi mikroelektronik dan bidang lain.

Dari serbuk alumina kemelut tinggi ke kristal nilam

Aplikasi utama nilam

Substrat LED adalah aplikasi terbesar nilam. Penggunaan LED dalam pencahayaan adalah revolusi ketiga selepas lampu pendarfluor dan lampu penjimatan tenaga. Prinsip LED adalah untuk menukar tenaga elektrik menjadi tenaga cahaya. Apabila arus melalui semikonduktor, lubang dan elektron menggabungkan, dan tenaga berlebihan dilepaskan sebagai tenaga ringan, akhirnya menghasilkan kesan pencahayaan bercahaya.Teknologi CHIP LEDberdasarkanWafer epitaxial. Melalui lapisan bahan gas yang disimpan di substrat, bahan substrat terutamanya termasuk substrat silikon,substrat karbida silikondan substrat nilam. Antaranya, substrat nilam mempunyai kelebihan yang jelas terhadap dua kaedah substrat yang lain. Kelebihan substrat nilam terutamanya ditunjukkan dalam kestabilan peranti, teknologi penyediaan matang, bukan penyerapan cahaya yang kelihatan, transmisi cahaya yang baik, dan harga sederhana. Menurut data, 80% syarikat LED di dunia menggunakan nilam sebagai bahan substrat.

Sebagai tambahan kepada medan yang disebutkan di atas, kristal nilam juga boleh digunakan dalam skrin telefon bimbit, peralatan perubatan, hiasan perhiasan dan bidang lain. Di samping itu, mereka juga boleh digunakan sebagai bahan tingkap untuk pelbagai instrumen pengesanan saintifik seperti kanta dan prisma.

Penyediaan kristal nilam

Pada tahun 1964, Poladino, AE dan Rotter, BD pertama kali menggunakan kaedah ini untuk pertumbuhan kristal nilam. Setakat ini, sejumlah besar kristal nilam berkualiti tinggi telah dihasilkan. Prinsipnya ialah: Pertama, bahan mentah dipanaskan ke titik lebur untuk membentuk cair, dan kemudian satu biji kristal (iaitu, kristal benih) digunakan untuk menghubungi permukaan cair. Oleh kerana perbezaan suhu, antara muka cecair pepejal di antara kristal benih dan cair adalah supercooled, jadi cair mula menguatkan di permukaan kristal benih dan mula tumbuh satu kristal dengan struktur kristal yang sama sepertiBenih Crystal. Pada masa yang sama, kristal benih perlahan -lahan ditarik ke atas dan diputar pada kelajuan tertentu. Apabila kristal benih ditarik, cair secara beransur-ansur menguatkan di antara muka pepejal-cecair, dan kemudian satu kristal terbentuk. Ini adalah kaedah kristal yang semakin meningkat dari cair dengan menarik kristal benih, yang boleh menyediakan kristal tunggal berkualiti tinggi dari cair. Ia adalah salah satu kaedah pertumbuhan kristal yang biasa digunakan.

Kelebihan menggunakan kaedah Czochralski untuk mengembangkan kristal adalah:

(1) kadar pertumbuhan adalah cepat, dan kristal tunggal berkualiti tinggi boleh ditanam dalam tempoh masa yang singkat; 

(2) Kristal tumbuh di permukaan cair dan tidak menghubungi dinding yang boleh dikendalikan, yang dapat mengurangkan tekanan dalaman kristal dan meningkatkan kualiti kristal. 

Walau bagaimanapun, kelemahan utama kaedah kristal yang semakin meningkat ini ialah diameter kristal yang boleh ditanam adalah kecil, yang tidak kondusif untuk pertumbuhan kristal bersaiz besar.

Kaedah Kyropoulos untuk Menanam Kristal Sapphire

Kaedah Kyropoulos, yang dicipta oleh Kyropouls pada tahun 1926, dirujuk sebagai kaedah KY. Prinsipnya sama dengan kaedah Czochralski, iaitu, kristal benih dibawa ke permukaan cair dan kemudian perlahan -lahan ditarik ke atas. Walau bagaimanapun, selepas kristal benih ditarik ke atas untuk tempoh masa untuk membentuk leher kristal, kristal benih tidak lagi ditarik atau diputar selepas kadar pemejalan antara muka antara cair dan kristal benih stabil. Kristal tunggal secara beransur -ansur dikuatkan dari bahagian atas ke bawah dengan mengawal kadar penyejukan, dan akhirnya akristal tunggalterbentuk.

Produk yang dihasilkan oleh proses kibbling mempunyai ciri-ciri berkualiti tinggi, ketumpatan kecacatan rendah, saiz besar, dan keberkesanan kos yang lebih baik.

Pertumbuhan kristal nilam dengan kaedah acuan berpandu

Sebagai teknologi pertumbuhan kristal khas, kaedah acuan berpandu digunakan dalam prinsip berikut: dengan meletakkan titik lebur yang tinggi mencairkan ke dalam acuan, cair disedut ke acuan oleh tindakan kapilari acuan untuk mencapai sentuhan dengan kristal benih, dan satu kristal boleh dibentuk semasa penarik kristal benih dan penstabilan berterusan. Pada masa yang sama, saiz tepi dan bentuk acuan mempunyai sekatan tertentu pada saiz kristal. Oleh itu, kaedah ini mempunyai batasan tertentu dalam proses permohonan dan hanya boleh digunakan untuk kristal nilam berbentuk khas seperti tiub dan berbentuk U.

Pertumbuhan Kristal Sapphire oleh Kaedah Pertukaran Haba

Kaedah pertukaran haba untuk menyediakan kristal nilam bersaiz besar dicipta oleh Fred Schmid dan Dennis pada tahun 1967. Kaedah pertukaran haba mempunyai kesan penebat haba yang baik, secara bebas dapat mengawal kecerunan suhu cair dan kristal, mempunyai kawalan yang baik, dan lebih mudah untuk menanam kristal sapphire dengan dislokasi yang rendah dan saiz besar.

Kelebihan menggunakan kaedah pertukaran haba untuk menanam kristal nilam adalah bahawa kristal, kristal, dan pemanas tidak bergerak semasa pertumbuhan kristal, menghapuskan tindakan peregangan kaedah Kyvo dan kaedah menarik, mengurangkan faktor gangguan manusia, dan dengan itu mengelakkan kecacatan kristal yang disebabkan oleh pergerakan mekanikal; Pada masa yang sama, kadar penyejukan boleh dikawal untuk mengurangkan tekanan terma kristal dan kecacatan kristal dan kecacatan kristal yang terhasil, dan boleh tumbuh kristal yang lebih besar. Lebih mudah untuk beroperasi dan mempunyai prospek pembangunan yang baik.

Sumber rujukan:

[1] Zhu Zhenfeng. Penyelidikan mengenai morfologi permukaan dan kerosakan retak kristal nilam oleh wayar berlian melihat mengiris

[2] Chang Hui. Penyelidikan aplikasi mengenai teknologi pertumbuhan kristal nilam bersaiz besar

[3] Zhang Xueping. Penyelidikan mengenai pertumbuhan kristal nilam dan aplikasi LED

[4] Liu Jie. Gambaran Keseluruhan Kaedah dan Ciri Penyediaan Kristal Sapphire