Ang mga sapphire crystal ay lumaki mula sa high-purity alumina powder na may kadalisayan na>99.995%, na ginagawa itong pinakamalaking demand area para sa high-purity na alumina. Nagpapakita sila ng mataas na lakas, mataas na tigas, at matatag na mga katangian ng kemikal, na nagbibigay-daan sa kanila na gumana sa malupit na kapaligiran tulad ng mataas na temperatura, kaagnasan, at epekto. Malawakang ginagamit ang mga ito sa pambansang depensa, teknolohiyang sibilyan, microelectronics, at iba pang larangan.
Mula sa high-purity alumina powder hanggang sa sapphire crystal
1. Pangunahing Aplikasyon ng Sapphire
Sa sektor ng pagtatanggol, ang mga sapphire crystal ay pangunahing ginagamit para sa missile infrared windows. Ang modernong digmaan ay nangangailangan ng mataas na katumpakan sa mga missile, at ang infrared optical window ay isang kritikal na bahagi upang makamit ang pangangailangang ito. Isinasaalang-alang na ang mga missiles ay nakakaranas ng matinding aerodynamic na init at epekto sa panahon ng high-speed flight, kasama ng malupit na kapaligiran ng labanan, ang radome ay dapat magkaroon ng mataas na lakas, impact resistance, at ang kakayahang makatiis sa pagguho mula sa buhangin, ulan, at iba pang masasamang kondisyon ng panahon. Ang mga kristal na sapphire, kasama ang kanilang mahusay na paghahatid ng liwanag, higit na mahusay na mga katangian ng mekanikal, at matatag na katangian ng kemikal, ay naging isang mainam na materyal para sa mga missile infrared na bintana.
Ang mga LED substrate ay kumakatawan sa pinakamalaking aplikasyon ng sapiro. Ang LED lighting ay itinuturing na ikatlong rebolusyon pagkatapos ng fluorescent at energy-saving lamp. Ang prinsipyo ng LEDs ay nagsasangkot ng pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa liwanag na enerhiya. Kapag ang kasalukuyang dumadaan sa isang semiconductor, ang mga butas at mga electron ay nagsasama, na naglalabas ng labis na enerhiya sa anyo ng liwanag, na sa huli ay gumagawa ng pag-iilaw. Ang teknolohiya ng LED chip ay batay sa mga epitaxial wafer, kung saan ang mga gaseous na materyales ay idineposito sa bawat layer sa isang substrate. Kabilang sa mga pangunahing materyal ng substrate ang mga substrate ng silikon, mga substrate ng silikon na karbida, at mga substrate ng sapiro. Kabilang sa mga ito, ang mga substrate ng sapphire ay nag-aalok ng makabuluhang mga pakinabang kaysa sa iba pang dalawa, kabilang ang katatagan ng device, teknolohiya sa paghahanda ng mature, hindi pagsipsip ng nakikitang liwanag, mahusay na transmittance ng liwanag, at katamtamang gastos. Ipinapakita ng data na 80% ng mga pandaigdigang kumpanya ng LED ay gumagamit ng sapiro bilang kanilang substrate na materyal.
Bilang karagdagan sa mga nabanggit na application, ang mga sapphire crystal ay ginagamit din sa mga screen ng mobile phone, mga medikal na aparato, dekorasyon ng alahas, at bilang mga materyales sa bintana para sa iba't ibang instrumento sa pagtuklas ng siyentipiko tulad ng mga lente at prisma.
2. Laki ng Market at Mga Prospect
Hinimok ng suporta sa patakaran at ang pagpapalawak ng mga sitwasyon ng aplikasyon ng LED chips, ang pangangailangan para sa mga substrate ng sapphire at ang laki ng kanilang merkado ay inaasahang makakamit ng dobleng digit na paglago. Sa pamamagitan ng 2025, ang dami ng kargamento ng sapphire substrates ay inaasahang aabot sa 103 milyong piraso (na-convert sa 4-inch na substrate), na kumakatawan sa isang 63% na pagtaas kumpara sa 2021, na may compound annual growth rate (CAGR) na 13% mula 2021 hanggang 2025. Ang laki ng merkado ng sapphire ¥ 2 ay inaasahang tataas ng 108% na mga substrate. kumpara sa 2021, na may CAGR na 20% mula 2021 hanggang 2025. Bilang “precursor” sa mga substrate, kitang-kita ang laki ng merkado at trend ng paglago ng mga sapphire crystal.
3. Paghahanda ng Sapphire Crystals
Mula noong 1891, nang ang Pranses na chemist na si Verneuil A. ay nag-imbento ng paraan ng pagsasanib ng apoy upang makabuo ng mga artipisyal na kristal na hiyas sa unang pagkakataon, ang pag-aaral ng artipisyal na paglaki ng kristal na sapphire ay umabot sa mahigit isang siglo. Sa panahong ito, ang mga pagsulong sa agham at teknolohiya ay nagtulak ng malawak na pananaliksik sa mga diskarte sa paglago ng sapphire upang matugunan ang mga pang-industriya na pangangailangan para sa mas mataas na kalidad ng kristal, pinahusay na mga rate ng paggamit, at nabawasan ang mga gastos sa produksyon. Lumitaw ang iba't ibang mga bagong pamamaraan at teknolohiya para sa pagpapalaki ng mga kristal na sapphire, tulad ng Czochralski method, Kyropoulos method, edge-defined film-fed growth (EFG) method, at heat exchange method (HEM).
3.1 Paraan ng Czochralski para sa Paglaki ng mga Sapphire Crystal
Ang pamamaraang Czochralski, na pinasimunuan ni Czochralski J. noong 1918, ay kilala rin bilang pamamaraang Czochralski (pinaikling paraan bilang Cz method). Noong 1964, unang inilapat ni Poladino AE at Rotter BD ang pamamaraang ito upang palaguin ang mga kristal na sapiro. Sa ngayon, nakagawa na ito ng malaking bilang ng mga de-kalidad na kristal na sapiro. Ang prinsipyo ay nagsasangkot ng pagtunaw ng hilaw na materyal upang bumuo ng isang matunaw, pagkatapos ay isawsaw ang isang buto ng kristal sa ibabaw ng natutunaw. Dahil sa pagkakaiba ng temperatura sa solid-liquid interface, nagaganap ang supercooling, na nagiging sanhi ng pagtunaw ng pagkatunaw sa ibabaw ng buto at nagsimulang lumaki ang isang kristal na may parehong kristal na istraktura gaya ng buto. Ang buto ay dahan-dahang hinihila paitaas habang umiikot sa isang tiyak na bilis. Habang hinihila ang buto, unti-unting tumitibay ang natutunaw sa interface, na bumubuo ng isang kristal. Ang pamamaraang ito, na nagsasangkot ng paghila ng isang kristal mula sa natunaw, ay isa sa mga karaniwang pamamaraan para sa paghahanda ng mga de-kalidad na solong kristal.
Ang mga bentahe ng pamamaraang Czochralski ay kinabibilangan ng: (1) mabilis na rate ng paglago, na nagbibigay-daan sa paggawa ng mga de-kalidad na solong kristal sa maikling panahon; (2) tumutubo ang mga kristal sa natutunaw na ibabaw nang walang kontak sa pader ng crucible, na epektibong binabawasan ang panloob na stress at pagpapabuti ng kalidad ng kristal. Gayunpaman, ang isang pangunahing disbentaha ng pamamaraang ito ay ang kahirapan sa pagpapalaki ng malalaking diyametro na kristal, na ginagawang hindi gaanong angkop para sa paggawa ng malalaking kristal.
3.2 Paraan ng Kyropoulos para sa Paglaki ng mga Sapphire Crystal
Ang pamamaraang Kyropoulos, na naimbento ni Kyropoulos noong 1926 (pinaikling paraan ng KY), ay may pagkakatulad sa pamamaraang Czochralski. Ito ay nagsasangkot ng paglubog ng buto na kristal sa natutunaw na ibabaw at dahan-dahang paghila nito paitaas upang bumuo ng isang leeg. Sa sandaling ang solidification rate sa melt-seed interface ay nagpapatatag, ang binhi ay hindi na hinihila o pinaikot. Sa halip, ang bilis ng paglamig ay kinokontrol upang payagan ang nag-iisang kristal na unti-unting tumigas mula sa itaas pababa, sa huli ay bumubuo ng isang kristal.
Ang proseso ng Kyropoulos ay gumagawa ng mga kristal na may mataas na kalidad, mababang density ng depekto, malaki, at paborableng cost-effectiveness.
3.3 Paraan ng Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG) para sa Paglaki ng mga Sapphire Crystal
Ang paraan ng EFG ay isang hugis na teknolohiyang paglago ng kristal. Kasama sa prinsipyo nito ang paglalagay ng high-melting-point melt sa isang molde. Ang pagkatunaw ay iginuhit sa tuktok ng amag sa pamamagitan ng pagkilos ng maliliit na ugat, kung saan ito nakikipag-ugnayan sa kristal ng binhi. Habang hinihila ang buto at natutunaw, nabubuo ang isang kristal. Ang laki at hugis ng gilid ng amag ay naghihigpit sa mga sukat ng kristal. Dahil dito, ang pamamaraang ito ay may ilang mga limitasyon at pangunahing angkop para sa mga hugis na kristal na sapiro tulad ng mga tubo at mga profile na hugis U.
3.4 Heat Exchange Method (HEM) para sa Lumalagong Sapphire Crystal
Ang paraan ng pagpapalitan ng init para sa paghahanda ng malalaking sukat na sapphire crystal ay naimbento nina Fred Schmid at Dennis noong 1967. Nagtatampok ang HEM system ng mahusay na thermal insulation, independiyenteng kontrol sa gradient ng temperatura sa natutunaw at kristal, at mahusay na pagkontrol. Ito ay medyo madaling makagawa ng mga sapphire crystal na may mababang dislokasyon at malaki.
Kabilang sa mga bentahe ng pamamaraang HEM ang kawalan ng paggalaw sa crucible, crystal, at heater sa panahon ng paglaki, na inaalis ang mga pagkilos ng paghila tulad ng mga nasa pamamaraang Kyropoulos at Czochralski. Binabawasan nito ang pakikialam ng tao at iniiwasan ang mga depektong kristal na dulot ng mekanikal na paggalaw. Bukod pa rito, ang bilis ng paglamig ay maaaring kontrolin upang mabawasan ang thermal stress at magreresulta ng mga depekto sa pag-crack ng kristal at dislokasyon. Ang pamamaraang ito ay nagbibigay-daan sa paglaki ng malalaking kristal, medyo madaling patakbuhin, at nagtataglay ng mga inaasahang pag-unlad.
Gumagamit ng malalim na kadalubhasaan sa paglaki ng sapphire crystal at pagpoproseso ng katumpakan, ang XKH ay nagbibigay ng end-to-end na custom na mga solusyon sa sapphire wafer na iniayon sa mga application ng depensa, LED, at optoelectronics. Bilang karagdagan sa sapphire, nagbibigay kami ng buong hanay ng mga high-performance na materyal na semiconductor kabilang ang mga wafer ng silicon carbide (SiC), mga wafer ng silicon, mga bahaging ceramic ng SiC, at mga produktong quartz. Tinitiyak namin ang pambihirang kalidad, pagiging maaasahan, at teknikal na suporta sa lahat ng mga materyales, na tumutulong sa mga customer na makamit ang pambihirang pagganap sa mga advanced na aplikasyon sa industriya at pananaliksik.
Oras ng post: Ago-29-2025