Саффирын талстуудыг 99.995%-иас дээш цэвэршилттэй өндөр цэвэршилттэй хөнгөнцагааны нунтагаас гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь өндөр цэвэршилттэй хөнгөнцагааны хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй бүс нутаг болгодог. Эдгээр нь өндөр бат бэх, өндөр хатуулаг, тогтвортой химийн шинж чанартай тул өндөр температур, зэврэлт, цохилт зэрэг хүнд нөхцөлд ажиллах боломжийг олгодог. Эдгээрийг үндэсний батлан хамгаалах, иргэний технологи, микроэлектроник болон бусад салбарт өргөн ашигладаг.
Өндөр цэвэршилттэй хөнгөнцагааны нунтагаас эхлээд индранил талстууд хүртэл
1Сафирын гол хэрэглээ
Батлан хамгаалах салбарт индранил талстыг голчлон пуужингийн хэт улаан туяаны цонхонд ашигладаг. Орчин үеийн дайн тулаан нь пуужинд өндөр нарийвчлал шаарддаг бөгөөд хэт улаан туяаны оптик цонх нь энэ шаардлагыг хангах чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Пуужингууд өндөр хурдны нислэгийн үед хүчтэй аэродинамик дулаан, цохилтыг мэдэрдэг бөгөөд хатуу ширүүн тулааны орчинд тулгардаг тул радом нь өндөр бат бэх, цохилтод тэсвэртэй, элс, бороо болон бусад хүнд цаг агаарын нөхцөл байдлаас үүдэлтэй элэгдлийг тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой. Маш сайн гэрэл дамжуулалт, дээд зэргийн механик шинж чанар, тогтвортой химийн шинж чанартай индранил талстууд нь пуужингийн хэт улаан туяаны цонхонд тохиромжтой материал болсон.
LED суурь нь сафир гэрлийн хамгийн өргөн хэрэглээг төлөөлдөг. LED гэрэлтүүлэг нь флуоресцент болон эрчим хүч хэмнэдэг чийдэнгийн дараах гурав дахь хувьсгал гэж тооцогддог. LED-ийн зарчим нь цахилгаан энергийг гэрлийн энерги болгон хувиргах явдал юм. Гүйдэл хагас дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд нүхнүүд болон электронууд нэгдэж, илүүдэл энергийг гэрэл хэлбэрээр ялгаруулж, эцэст нь гэрэлтүүлэг үүсгэдэг. LED чип технологи нь эпитаксиаль вафер дээр суурилдаг бөгөөд хийн материалыг суурь дээр давхаргаар нь хуримтлуулдаг. Үндсэн суурь материалуудад цахиурын суурь, цахиурын карбидын суурь, сафир суурь орно. Эдгээрийн дотор сафир суурь нь төхөөрөмжийн тогтвортой байдал, боловсорсон бэлтгэлийн технологи, харагдах гэрлийг шингээдэггүй, сайн гэрэл нэвтрүүлдэг, дунд зэргийн өртөг зэрэг бусад хоёроосоо мэдэгдэхүйц давуу талтай. Өгөгдлөөс харахад дэлхийн LED компаниудын 80% нь сафир гэрлийг суурь материал болгон ашигладаг.
Дээр дурдсан хэрэглээнээс гадна индранил талстыг гар утасны дэлгэц, эмнэлгийн хэрэгсэл, үнэт эдлэлийн чимэглэл, линз, призм зэрэг янз бүрийн шинжлэх ухааны илрүүлэх хэрэгслийн цонхны материал болгон ашигладаг.
2. Зах зээлийн хэмжээ ба хэтийн төлөв
Бодлогын дэмжлэг болон LED чипийн өргөжиж буй хэрэглээний хувилбаруудаас шалтгаалан индранил суурь материалын эрэлт болон тэдгээрийн зах зээлийн хэмжээ хоёр оронтой тоогоор өсөх төлөвтэй байна. 2025 он гэхэд индранил суурь материалын тээвэрлэлтийн хэмжээ 103 сая ширхэгт (4 инчийн суурь материал болгон хувиргасан) хүрэх төлөвтэй байгаа нь 2021 онтой харьцуулахад 63%-иар өссөн бөгөөд 2021-2025 онуудад жилийн нийлмэл өсөлтийн хурд (CAGR) 13%-тай байна. Индранил суурь материалын зах зээлийн хэмжээ 2025 он гэхэд 8 тэрбум иенд хүрч, 2021 онтой харьцуулахад 108%-иар өсөх төлөвтэй байгаа бөгөөд 2021-2025 онуудад CAGR 20%-тай байна. Субстратын "өмнөх" хэсэг болох индранил талстын зах зээлийн хэмжээ болон өсөлтийн чиг хандлага илт харагдаж байна.
3. Сафирын талстыг бэлтгэх
1891 онд Францын химич А. Верней анх удаа хиймэл эрдэнийн талст үйлдвэрлэх дөл хайлуулах аргыг зохион бүтээснээс хойш хиймэл индранил талстын ургалтыг судлах ажил зуун гаруй жил үргэлжилсэн. Энэ хугацаанд шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил нь болор чанарын өндөр түвшин, ашиглалтын түвшинг сайжруулах, үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулах үйлдвэрлэлийн эрэлтийг хангахын тулд индранил талстын ургалтын техникийг өргөн хүрээнд судлахад хүргэсэн. Чохралскийн арга, Киропулосын арга, ирмэгээр тодорхойлсон хальсан тэжээлээр тэжээх (EFG) арга, дулаан солилцооны арга (HEM) зэрэг индранил талстыг ургуулах янз бүрийн шинэ арга, технологиуд гарч ирсэн.
3.1 Саффирын талстыг ургуулах Чохралскийн арга
1918 онд Ж.Чожральскийн анхлан нэвтрүүлсэн Чожральскийн аргыг мөн Чожральскийн техник (товчлолоор Чз арга) гэж нэрлэдэг. 1964 онд Поладино А.Э., Роттер Б.Д нар анх энэ аргыг индранил талст ургуулахад хэрэглэсэн. Өнөөдрийг хүртэл олон тооны өндөр чанартай индранил талст үйлдвэрлэжээ. Энэ зарчим нь түүхий эдийг хайлуулж хайлмал үүсгэх, дараа нь хайлмал гадаргуу дээр дан талст үрийг дүрэх явдал юм. Хатуу-шингэний зааг дээрх температурын зөрүүнээс болж хэт хөргөлт үүсч, хайлмал үрийн гадаргуу дээр хатуурч, үртэй ижил талст бүтэцтэй дан талст ургаж эхэлдэг. Үрийг тодорхой хурдаар эргэлдэж байхдаа аажмаар дээш татдаг. Үрийг татах үед хайлмал зааг дээр аажмаар хатуурч, дан талст үүсгэдэг. Хайлмалаас болорыг татаж авахыг багтаасан энэ арга нь өндөр чанартай дан талст бэлтгэх нийтлэг аргуудын нэг юм.
Чохралскийн аргын давуу талууд нь: (1) хурдан өсөлтийн хурд, богино хугацаанд өндөр чанартай дан талст үйлдвэрлэх боломжийг олгодог; (2) талстууд нь тигелийн ханатай хүрэлцэхгүйгээр хайлмал гадаргуу дээр ургадаг бөгөөд энэ нь дотоод стрессийг үр дүнтэй бууруулж, талстын чанарыг сайжруулдаг. Гэсэн хэдий ч энэ аргын гол сул тал нь том диаметртэй талстуудыг ургуулахад бэрхшээлтэй тул том хэмжээтэй талст үйлдвэрлэхэд тохиромжгүй болгодог.
3.2 Сафирын талстыг ургуулах Киропулос арга
1926 онд Киропулусын зохион бүтээсэн Киропулусын арга (товчлол нь KY арга) нь Чохралскийн аргатай төстэй. Энэ нь үрийн талстыг хайлмал гадаргуу руу дүрж, хүзүү үүсгэхийн тулд аажмаар дээш татахыг хэлнэ. Хайлмал-үрийн зааг дээрх хатуурах хурд тогтворжсоны дараа үрийг татах эсвэл эргүүлэхээ болино. Үүний оронд хөргөлтийн хурдыг хянаж, дан талстыг дээрээс доош аажмаар хатууруулж, эцэст нь дан талст үүсгэдэг.
Киропулос процесс нь өндөр чанартай, бага согогийн нягтралтай, том хэмжээтэй, өртөг хэмнэлттэй талстуудыг гаргаж авдаг.
3.3 Сафирын талстыг ургуулах ирмэгээр тодорхойлсон хальсан тэжээлээр ургуулах (EFG) арга
EFG арга нь хэлбэртэй талст ургуулах технологи юм. Үүний зарчим нь өндөр хайлах цэгтэй хайлмагийг хэвэнд байрлуулах явдал юм. Хайлмаг нь капилляр үйлчлэлээр хэвний дээд хэсэгт татагддаг бөгөөд тэнд үрийн талсттай холбогддог. Үрийг татаж, хайлмаг хатуурах үед дан талст үүсдэг. Хэвний ирмэгийн хэмжээ, хэлбэр нь талстын хэмжээг хязгаарладаг. Үүний үр дүнд энэ арга нь тодорхой хязгаарлалттай бөгөөд голчлон хоолой, U хэлбэрийн профиль зэрэг хэлбэртэй индранил талстуудад тохиромжтой.
3.4 Сафирын талстыг ургуулах дулаан солилцооны арга (HEM)
Том хэмжээтэй индранил талст бэлтгэх дулаан солилцооны аргыг 1967 онд Фред Шмид, Деннис нар зохион бүтээжээ. HEM систем нь маш сайн дулаан тусгаарлалт, хайлмал болон болор дахь температурын градиентийг бие даан хянах, сайн хянах чадвартай. Энэ нь харьцангуй амархан бага зайтай, том хэмжээтэй индранил талстыг үйлдвэрлэдэг.
HEM аргын давуу талууд нь өсөлтийн үед тигель, болор болон халаагуурт хөдөлгөөн байхгүй байх, Киропулос болон Чохралскийн аргуудтай адил татах үйлдлийг арилгах зэрэг орно. Энэ нь хүний оролцоог бууруулж, механик хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй болор согогоос зайлсхийдэг. Нэмж дурдахад, дулааны стресс болон үүнээс үүдэлтэй болор хагарал, мултрал согогийг багасгахын тулд хөргөлтийн хурдыг хянаж болно. Энэ арга нь том хэмжээтэй болоруудын өсөлтийг зөвшөөрдөг, ажиллуулахад харьцангуй хялбар бөгөөд ирээдүйтэй хөгжлийн хэтийн төлөвтэй.
Саффирийн болор ургалт болон нарийн боловсруулалтын чиглэлээр гүнзгий туршлага хуримтлуулсан XKH нь батлан хамгаалах, LED болон оптоэлектроникийн хэрэглээнд тохирсон сапфирийн вафлийн цогц шийдлүүдийг санал болгодог. Сафираас гадна бид цахиурын карбид (SiC) вафль, цахиурын вафль, SiC керамик эд анги, кварцын бүтээгдэхүүн зэрэг өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч материалыг бүрэн хэмжээгээр нийлүүлдэг. Бид бүх материалын онцгой чанар, найдвартай байдал, техникийн дэмжлэгийг баталгаажуулж, үйлчлүүлэгчдэд дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн болон судалгааны хэрэглээнд шинэ амжилт гаргахад нь тусалдаг.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 8-р сарын 29