Bạn biết bao nhiêu về Sapphire?

SAPPHIRE CRYSTALđược trồng từ bột alumina có độ tinh khiết cao với độ tinh khiết hơn 99,995%. Đây là khu vực nhu cầu lớn nhất cho alumina tinh khiết cao. Nó có những ưu điểm của cường độ cao, độ cứng cao và tính chất hóa học ổn định. Nó có thể hoạt động trong các môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, ăn mòn và tác động. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghệ quốc phòng và dân sự, công nghệ vi điện tử và các lĩnh vực khác.

Từ bột alumina tinh khiết cao đến tinh thể sapphire

Các ứng dụng chính của Sapphire

Chất nền LED là ứng dụng lớn nhất của Sapphire. Ứng dụng của LED trong ánh sáng là cuộc cách mạng thứ ba sau đèn huỳnh quang và đèn tiết kiệm năng lượng. Nguyên tắc LED là chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng. Khi dòng điện đi qua chất bán dẫn, các lỗ và electron kết hợp, và năng lượng dư thừa được giải phóng dưới dạng năng lượng ánh sáng, cuối cùng tạo ra hiệu ứng của ánh sáng phát sáng.LED công nghệ chipdựa trênWafer epiticular. Thông qua các lớp vật liệu khí được lắng đọng trên đế, các vật liệu cơ chất chủ yếu bao gồm chất nền silicon,Chất nền siliconvà chất nền sapphire. Trong số đó, chất nền sapphire có những lợi thế rõ ràng so với hai phương pháp cơ chất khác. Những ưu điểm của chất nền sapphire chủ yếu được phản ánh trong độ ổn định của thiết bị, công nghệ chuẩn bị trưởng thành, không hấp thụ ánh sáng nhìn thấy, độ truyền ánh sáng tốt và giá vừa phải. Theo dữ liệu, 80% các công ty LED trên thế giới sử dụng Sapphire làm vật liệu cơ chất.

Ngoài lĩnh vực được đề cập ở trên, các tinh thể Sapphire cũng có thể được sử dụng trong màn hình điện thoại di động, thiết bị y tế, trang trí trang sức và các lĩnh vực khác. Ngoài ra, chúng cũng có thể được sử dụng làm vật liệu cửa sổ cho các dụng cụ phát hiện khoa học khác nhau như ống kính và lăng kính.

Chuẩn bị các tinh thể sapphire

Năm 1964, Poladino, AE và Rotter, BD lần đầu tiên áp dụng phương pháp này vào sự phát triển của các tinh thể sapphire. Cho đến nay, một số lượng lớn các tinh thể sapphire chất lượng cao đã được sản xuất. Nguyên tắc là: Đầu tiên, các nguyên liệu thô được làm nóng đến điểm nóng chảy để tạo thành một sự tan chảy, và sau đó một hạt tinh thể duy nhất (tức là, tinh thể hạt) được sử dụng để tiếp xúc với bề mặt của sự tan chảy. Do chênh lệch nhiệt độ, giao diện chất lỏng rắn giữa tinh thể hạt và tan chảy được siêu lạnh, do đó sự tan chảy bắt đầu hóa rắn trên bề mặt của tinh thể hạt và bắt đầu phát triển một tinh thể đơn với cấu trúc tinh thể giống nhưTinh thể hạt. Đồng thời, tinh thể hạt được kéo lên từ từ và xoay ở một tốc độ nhất định. Khi tinh thể hạt được kéo, sự tan chảy dần dần ở giao diện chất lỏng rắn, và sau đó một tinh thể duy nhất được hình thành. Đây là một phương pháp phát triển các tinh thể từ sự tan chảy bằng cách kéo một tinh thể hạt giống, có thể chuẩn bị các tinh thể đơn chất lượng cao từ sự tan chảy. Đây là một trong những phương pháp tăng trưởng tinh thể thường được sử dụng.

Ưu điểm của việc sử dụng phương pháp czochralski để phát triển tinh thể là:

(1) tốc độ tăng trưởng nhanh và các tinh thể đơn chất lượng cao có thể được trồng trong một khoảng thời gian ngắn; 

. 

Tuy nhiên, một nhược điểm chính của phương pháp phát triển tinh thể này là đường kính của tinh thể có thể phát triển là nhỏ, không có lợi cho sự phát triển của các tinh thể có kích thước lớn.

Phương pháp Kyropoulos để trồng Sapphire Crystal

Phương pháp Kyropoulos, được phát minh bởi Kyropouls vào năm 1926, được gọi là phương pháp KY. Nguyên tắc của nó tương tự như phương pháp Czochralski, nghĩa là tinh thể hạt giống được tiếp xúc với bề mặt của sự tan chảy và sau đó từ từ kéo lên trên. Tuy nhiên, sau khi tinh thể hạt được kéo lên trong một khoảng thời gian để tạo thành cổ tinh thể, tinh thể hạt không còn được kéo lên hoặc xoay sau tốc độ hóa rắn của giao diện giữa tan chảy và tinh thể hạt giống ổn định. Tinh thể đơn được củng cố dần từ trên xuống dưới bằng cách kiểm soát tốc độ làm mát và cuối cùng làtinh thể đơnđược hình thành.

Các sản phẩm được sản xuất bởi quy trình kibble có đặc điểm của chất lượng cao, mật độ khiếm khuyết thấp, kích thước lớn và hiệu quả chi phí tốt hơn.

Sapphire Crystal Tăng trưởng bằng phương pháp khuôn hướng dẫn

Là một công nghệ tăng trưởng tinh thể đặc biệt, phương pháp khuôn hướng dẫn được sử dụng theo nguyên tắc sau: bằng cách đặt một điểm nóng chảy cao tan vào khuôn, sự tan chảy được hút vào khuôn bởi tác động mao quản của khuôn để tiếp xúc với tinh thể hạt, và một tinh thể đơn có thể được hình thành trong quá trình kéo tinh thể hạt giống. Đồng thời, kích thước cạnh và hình dạng của khuôn có một số hạn chế nhất định đối với kích thước tinh thể. Do đó, phương pháp này có những hạn chế nhất định trong quy trình ứng dụng và chỉ áp dụng cho các tinh thể sapphire hình đặc biệt như hình ống và hình chữ U.

Sapphire Crystal Tăng trưởng bằng phương pháp trao đổi nhiệt

Phương pháp trao đổi nhiệt để chuẩn bị các tinh thể sapphire kích thước lớn được phát minh bởi Fred Schmid và Dennis vào năm 1967. Phương pháp trao đổi nhiệt có hiệu ứng cách nhiệt tốt, có thể kiểm soát độc lập độ dốc nhiệt độ của tan chảy và tinh thể, có khả năng điều khiển tốt và dễ dàng phát triển tinh thể sapphire với độ lệch thấp và kích thước lớn.

Ưu điểm của việc sử dụng phương pháp trao đổi nhiệt để phát triển các tinh thể sapphire là nồi nấu kim loại, tinh thể và lò sưởi không di chuyển trong quá trình tăng trưởng tinh thể, loại bỏ hành động kéo dài của phương pháp KYVO và phương pháp kéo, giảm các yếu tố can thiệp của con người và do đó tránh được các khuyết tật tinh thể do chuyển động cơ học; Đồng thời, tốc độ làm mát có thể được kiểm soát để giảm căng thẳng nhiệt tinh thể và các khiếm khuyết nứt tinh thể và trật khớp kết quả, và có thể phát triển các tinh thể lớn hơn. Nó dễ dàng hơn để vận hành và có triển vọng phát triển tốt.

Nguồn tham khảo:

[1] Zhu Zhenfeng. Nghiên cứu về hình thái bề mặt và vết nứt của các tinh thể sapphire bằng kim cương

[2] Chang Hui. Nghiên cứu ứng dụng về công nghệ tăng trưởng tinh thể sapphire kích thước lớn

[3] Zhang Xueping. Nghiên cứu về tăng trưởng tinh thể sapphire và ứng dụng LED

[4] Liu Jie. Tổng quan về các phương pháp và đặc điểm chuẩn bị tinh thể sapphire