Саффирийн талстыг өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагааны ислийн нунтагаас ургуулсан бөгөөд энэ нь өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагааны ислийн хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй газар юм. Эдгээр нь өндөр бат бэх, өндөр хатуулаг, тогтвортой химийн шинж чанартай тул өндөр температур, зэврэлт, нөлөөлөл зэрэг хатуу ширүүн орчинд ажиллах боломжийг олгодог. Эдгээрийг үндэсний батлан хамгаалах, иргэний технологи, микроэлектроник болон бусад салбарт өргөнөөр ашигладаг.
Өндөр цэвэршилттэй хөнгөн цагааны нунтагаас эхлээд индранил талст хүртэл
1. Sapphire-ийн гол хэрэглээ
Батлан хамгаалахын салбарт индранил болорыг голчлон пуужингийн хэт улаан туяаны цонхонд ашигладаг. Орчин үеийн дайн нь пуужингийн өндөр нарийвчлалыг шаарддаг бөгөөд хэт улаан туяаны оптик цонх нь энэ шаардлагыг хангах чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Пуужингууд нь өндөр хурдны нислэгийн үед хүчтэй аэродинамик дулаан, цохилтыг мэдэрдэг тул хатуу ширүүн тулалдааны орчинд радом нь өндөр хүч чадал, цохилтод тэсвэртэй, элс, бороо болон бусад цаг агаарын хүнд нөхцөлд элэгдэлд тэсвэртэй байх ёстой. Маш сайн гэрлийн дамжуулалт, механик шинж чанар, химийн тогтвортой шинж чанар бүхий индранил болорууд нь пуужингийн хэт улаан туяаны цонхны хамгийн тохиромжтой материал болжээ.
LED субстрат нь индранил чулууны хамгийн том хэрэглээг илэрхийлдэг. LED гэрэлтүүлэг нь флюресцент болон эрчим хүчний хэмнэлттэй чийдэнгийн дараа гурав дахь хувьсгал гэж тооцогддог. LED-ийн зарчим нь цахилгаан энергийг гэрлийн энерги болгон хувиргах явдал юм. Хагас дамжуулагчаар гүйдэл өнгөрөхөд нүх, электронууд нэгдэж, илүүдэл энергийг гэрлийн хэлбэрээр гаргаж, эцэст нь гэрэлтүүлгийг үүсгэдэг. LED чип технологи нь хийн материалуудыг давхарга дээр давхарга дээр байрлуулдаг эпитаксиаль хавтан дээр суурилдаг. Үндсэн субстратын материалд цахиур субстрат, цахиурын карбидын субстрат, индранил субстрат орно. Эдгээрийн дотроос индранил субстрат нь төхөөрөмжийн тогтвортой байдал, боловсорч гүйцсэн бэлтгэх технологи, харагдах гэрлийг шингээдэггүй, сайн гэрлийн дамжуулалт, дунд зэргийн өртөг зэрэг бусад хоёроос ихээхэн давуу талтай байдаг. Дэлхийн LED компаниудын 80% нь субстрат материал болгон индранил ашигладаг болохыг тоо баримт харуулж байна.
Дээр дурдсан хэрэглээнээс гадна индранил болорыг гар утасны дэлгэц, эмнэлгийн хэрэгсэл, үнэт эдлэлийн чимэглэл, линз, призм гэх мэт шинжлэх ухааны янз бүрийн илрүүлэх хэрэгслийн цонхны материал болгон ашигладаг.
2. Зах зээлийн хэмжээ ба хэтийн төлөв
Бодлогын дэмжлэг, LED чипүүдийн хэрэглээг өргөжүүлэх хувилбаруудаас шалтгаалан индранил субстратуудын эрэлт хэрэгцээ, тэдгээрийн зах зээлийн хэмжээ хоёр оронтой тоогоор өсөх төлөвтэй байна. 2025 он гэхэд индранил субстратын тээвэрлэлтийн хэмжээ 103 сая ширхэгт (4 инчийн субстрат болгон хувиргасан) хүрэх төлөвтэй байгаа нь 2021 онтой харьцуулахад 63%-иар өсч, 2021 оноос 2025 он хүртэл жилийн нийлмэл өсөлтийн хурд (CAGR) 13%-иар өснө. Индранил субстратын зах зээлийн хэмжээ 2025 тэрбум ¥8-аар өсөх төлөвтэй байна. 2021 онтой харьцуулахад 2021-2025 он хүртэл CAGR 20% байна. Субстратуудын "урьдчилсан" байдлын хувьд индранил талстуудын зах зээлийн хэмжээ, өсөлтийн чиг хандлага илт харагдаж байна.
3. Сапфирийн талстыг бэлтгэх
1891 онд Францын химич Вернеуил А. анх удаа хиймэл эрдэнийн талст гаргах дөл хайлуулах аргыг зохион бүтээснээс хойш хиймэл индранил болор ургалтыг судлах ажил зуун гаруй жил үргэлжилсэн. Энэ хугацаанд шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил нь болорын өндөр чанар, ашиглалтын түвшинг сайжруулах, үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулах үйлдвэрлэлийн эрэлт хэрэгцээг хангах зорилгоор индранил ургуулах арга техникийг өргөнөөр судлахад түлхэц болсон. Czochralski арга, Киропулосын арга, ирмэгээр тодорхойлогддог хальсаар тэжээгддэг өсөлт (EFG) арга, дулаан солилцооны арга (HEM) зэрэг индранил талстыг ургуулах янз бүрийн шинэ арга, технологиуд бий болсон.
3.1 Сапфирийн талстыг ургуулах Czochralski арга
1918 онд Цочральски Ж.-ын анхлан гаргасан Czochralski аргыг мөн Czochralski арга (товчилсон Cz арга) гэж нэрлэдэг. 1964 онд Поладино АЕ, Роттер БД нар индранил чулуун талстыг ургуулахад анх энэ аргыг хэрэглэжээ. Өнөөдрийг хүртэл маш олон тооны өндөр чанартай индранил болор үйлдвэрлэсэн. Энэ зарчим нь түүхий эдийг хайлуулж хайлуулж, дараа нь нэг талст үрийг хайлсан гадаргуу руу дүрнэ. Хатуу шингэний интерфэйсийн температурын зөрүүгээс болж хэт хөргөлт үүсч, үрийн гадаргуу дээр хайлмаг хатуурч, үртэй ижил талст бүтэцтэй нэг талст ургаж эхэлдэг. Үрийг тодорхой хурдтайгаар эргэлдэж байхдаа аажмаар дээшээ татдаг. Үрийг татах үед хайлмал нь интерфэйс дээр аажмаар хатуурч, нэг талст үүсгэдэг. Хайлмалаас талстыг гаргаж авдаг энэ арга нь өндөр чанартай дан талст бэлтгэх нийтлэг аргуудын нэг юм.
Czochralski аргын давуу талууд нь: (1) хурдан өсөлтийн хурд нь богино хугацаанд өндөр чанартай дан талстыг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог; (2) талстууд хайлмал гадаргуу дээр тигелийн хананд хүрэлгүйгээр ургаж, дотоод стрессийг үр дүнтэй бууруулж, болор чанарыг сайжруулдаг. Гэсэн хэдий ч энэ аргын гол дутагдал нь том диаметртэй талстыг ургуулахад хүндрэлтэй байдаг тул том хэмжээтэй талстыг үйлдвэрлэхэд тохиромжгүй байдаг.
3.2 Сапфирийн талстыг ургуулах Киропулосын арга
1926 онд Киропулосын зохион бүтээсэн Киропулосын арга (товчлолыг KY арга гэж нэрлэдэг) нь Czochralski аргатай ижил төстэй байдаг. Энэ нь үрийн талстыг хайлсан гадаргуу руу дүрж, хүзүүг үүсгэхийн тулд аажмаар дээшээ татах явдал юм. Хайлмал үрийн интерфэйс дэх хатуурах хурд тогтворжсоны дараа үрийг татах, эргүүлэхээ болино. Үүний оронд хөргөлтийн хурдыг хянаж, дан болорыг дээрээс нь доош нь аажмаар хатууруулж, эцэст нь нэг болор үүсгэдэг.
Киропулосын процесс нь өндөр чанартай, согог багатай, том хэмжээтэй, хямд өртөгтэй талстыг үйлдвэрлэдэг.
3.3 Сапфирийн талстыг ургуулах ирмэгээр тодорхойлогдсон хальсаар тэжээгддэг өсөлт (EFG) арга
EFG арга нь хэлбэртэй болор өсөлтийн технологи юм. Үүний зарчим нь хайлах өндөр температуртай хайлмалыг хэвэнд оруулах явдал юм. Хайлмал нь хялгасан судасны нөлөөгөөр хөгцний дээд хэсэгт татагдаж, үрийн талсттай холбогддог. Үрийг нь зулгааж, хайлмаг хатуурах үед нэг талст үүсдэг. Мөөгөнцрийн ирмэгийн хэмжээ, хэлбэр нь болор хэмжээсийг хязгаарладаг. Иймээс энэ арга нь тодорхой хязгаарлалттай бөгөөд голчлон хоолой, U хэлбэрийн профиль зэрэг хэлбэртэй индранил талстуудад тохиромжтой.
3.4 Сапфирийн талстыг ургуулах дулаан солилцооны арга (HEM).
Том хэмжээтэй индранил чулуун талстыг бэлтгэх дулаан солилцооны аргыг Фред Шмид, Деннис нар 1967 онд зохион бүтээсэн. HEM систем нь маш сайн дулаан тусгаарлалт, хайлмал болон болор дахь температурын градиентийг бие даан хянах, сайн хянах чадвартай байдаг. Энэ нь бага мултралтай, том хэмжээтэй индранил талстыг харьцангуй амархан үйлдвэрлэдэг.
HEM аргын давуу тал нь ургалтын явцад тигель, болор, халаагуурт хөдөлгөөн байхгүй, Киропулос, Чехральскийн аргын адил татах үйлдлийг арилгадаг. Энэ нь хүний хөндлөнгийн оролцоог багасгаж, механик хөдөлгөөнөөс үүссэн болор согогоос зайлсхийдэг. Нэмж дурдахад, хөргөлтийн хурдыг хянаж, дулааны стрессийг багасгах, улмаар болор хагарал, мултрах согогийг багасгах боломжтой. Энэ арга нь том хэмжээний талстыг ургуулах боломжийг олгодог, ашиглахад харьцангуй хялбар бөгөөд хөгжлийн ирээдүйтэй.
XKH нь индранил болор ургуулах, нарийн боловсруулалт хийх чиглэлээр гүнзгий туршлагаа ашиглан хамгаалалт, LED болон оптоэлектроникийн хэрэглээнд тохирсон индранил хавтангийн эцсийн шийдлүүдийг санал болгодог. Бид индранил чулуунаас гадна цахиурын карбид (SiC) хавтан, цахиур хавтан, SiC керамик эд анги, кварц бүтээгдэхүүн зэрэг өндөр хүчин чадалтай хагас дамжуулагч материалыг бүрэн хэмжээгээр нийлүүлдэг. Бид бүх материалын онцгой чанар, найдвартай байдал, техникийн дэмжлэгийг хангаж, үйлчлүүлэгчдэд үйлдвэрлэлийн болон судалгааны дэвшилтэт хэрэглээнд амжилтанд хүрэхэд тусалдаг.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 8-р сарын 29-ний хооронд