Saphir Wafer Al2O3 8 Zoll C Fläche A Fläche M Fläche KY Doppelschieber poliert SSP

1992 revolutionierte der japanische Ingenieur Shuji Nakamura das Feld, indem er Saphirsubstrate erfolgreich zur Vorbereitung von GaN-Epitaxialschichten nutzte und so die Produktion von blauen LEDs erzielte.Dieser Durchbruch führte zu einer raschen Entwicklung von blauen und grünen LEDsSaphir ist bekannt für seine äußerst hohe Härte, seine stabilen physikalischen und chemischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und seine hervorragende optische Leistung.wurde allmählich zur Hauptwahl für die Produktion von blauen und grünen LEDs.

Saphirwaffen weisen Anisotropie auf, wobei die C-Ebene <0001 die am häufigsten verwendete Kristallebene für Saphir ist.und R-Ebene <1-102>.
Einfach kristalldünne Folien aus Molybdändisulfid (MoS2) können auf fehlerhaften Saphirsubstraten angebaut werden.Fehl ausgerichtete Saphirsubstrate bezeichnen Substrate, bei denen die Kristallrichtung der Endfläche von der C-Achse <0001> zur A-Achse <11-20> oder der M-Achse <1-100> um einen bestimmten Winkel leicht geneigt ist, typischerweise im Bereich von 0,5 Grad bis 6 Grad.
Saphir-Wafer können auch als optische Fenster, Träger und Panels verwendet werden.Es wird auch bei der Herstellung verschiedener funktionaler Produkte wie Tiefgüsse verwendet., Lager, Dichtungen und andere Bauteile.

Charakter

1Die hervorragenden optischen Eigenschaften der Saphirwafer machen sie zu einem idealen Werkstoff für optische Komponenten.vor allem im Bereich von ultraviolettem bis nahen Infrarot (150 nm bis 5500 nm), mit einem Brechungsindex von etwa 1.76Diese Eigenschaften haben dazu geführt, daß Saphir in hochpräzisen optischen Instrumenten weit verbreitet wird.

2In bezug auf die elektronischen Eigenschaften ist Saphirwafer ein breites Bandbreitmaterial (ca. 9,9 eV), wodurch es in Hochspannungs- und Hochfrequenzgeräten außergewöhnlich gut funktioniert.Aufgrund seiner hohen Isolierung und des geringen Dielektrieverlusts, Saphir wird üblicherweise als Substratmaterial für Halbleitergeräte verwendet, insbesondere in Anwendungen wie Hochelektronenmobilitätstransistoren (HEMT) und Geräten auf Galliumnitridbasis (GaN).

3Die Saphirwafer hat eine Mohs-Härte von 9, die nur dem Diamanten nachsteht, was ihr hervorragende Vorteile in Bezug auf Verschleißfestigkeit und Kratzfestigkeit verleiht.mit einer Breite von mehr als 20 mm,.

4Die Saphirwafer besitzt außerdem eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit von etwa 25 W/m·K, wodurch sie in hochtemperaturartigen Umgebungen stabile physikalische und chemische Eigenschaften aufrechterhalten kann.Mit einem hohen Schmelzpunkt von 2054°C und einem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten (8.4 x 10^-6/K), kann die Saphirwafer bei hohen Temperaturen eine stabile Dimension behalten.

Anwendungen:

Saphirwafer sind eine Art von Material, das für seine hohe Transparenz, Härte und chemische Stabilität bekannt ist, was zu verschiedenen hervorragenden Eigenschaften führt.Sie werden häufig in der Herstellung elektronischer Produkte verwendetHier sind einige der wichtigsten Anwendungsbereiche:

1. Optische Geräte:
Als Linsen, Fenster, Polarisatoren usw. in optischen Geräten verwendet.
In hochwertigen Laserschneid-, Schweiß- und Markierungsmaschinen können Saphirlinsen die Laserausgänge schützen und stabilisieren und so die Präzision und Stabilität der Ausrüstung verbessern.
2.Genauigkeitsgeräte:
als Positionierelemente, Lager, Buschen usw. in Präzisionsinstrumenten verwendet.
In der Uhrenherstellung werden Saphirwafer in den Schwingkern des Uhrwerks, der Uhrdeckel, dem Gehäuse usw. eingesetzt, um die Kratzfestigkeit, den UV-Schutz und die Ästhetik zu verbessern.
3.Elektronische Produkte:
Verwendet in Schutzglas für Mobiltelefonkameras, Panelschutz, Fingerabdrucksensoren usw.
Verbessert die Produkthärte, Transparenz und Verschleißbeständigkeit und findet eine breite Anwendung auf dem High-End-Elektronikmarkt.

Einführung in die Langkristallmethode des Saphirs

Seit der Erfindung des ersten synthetischen Edelsteins mit der Flammenfusionsmethode im Jahr 1902 haben sich verschiedene Techniken für das künstliche Wachstum von Saphirkristallen weiterentwickelt.Dies führte zu mehr als einem Dutzend Kristallwachstumsmethoden wie der Flammenfusionsmethode, die Czochralski-Methode und die hydrothermale Methode.Zu den wichtigsten Industrieprozessen, die derzeit verwendet werden, gehört die hydrothermale Methode., die Czochralski-Methode, die randdefinierte Filmmenge (EFG) und die vertikale horizontale Gradientfrostmethode (VHGF).Im folgenden Abschnitt werden typische Wachstumsmethoden für Saphir vorgestellt..

1. Flammenfusionsmethode (Verneuil-Verfahren)

Der Verneuil-Prozess, auch als Flammenfusionsmethode bekannt, ist nach dem berühmten französischen Chemiker Auguste Victor Louis Verneuil benannt,Er erfand die erste kommerziell praktikable Methode zur Synthese von Edelsteinen.1902 entdeckte er die "Flammenfusion" -Methode, die bis heute als kostengünstige Methode zur Herstellung synthetischer Edelsteine verwendet wird.Das Verneuil-Verfahren liefert den Großteil der Edelsteinmaterialien aus der FlammenfusionNeben der üblichen Verwendung für die Synthese von Rubinen und blauen Saphiren wird die Flammenfusionsmethode auch zur Herstellung von Spinell, synthetischem Korund, synthetischem Sternenrubin,aus synthetischen blauen Saphiren, und synthetisches Strontiumtitanat, unter vielen anderen Edelsteinen, die auf dem Markt erhältlich sind.

2. Kyropoulos-Methode

Die Kyropoulos-Methode, auch als Ky-Methode bekannt, wurde 1926 von Kyropoulos zum ersten Mal für das Kristallwachstum vorgeschlagen.Diese Methode wurde hauptsächlich für die Herstellung und Erforschung von großen Halogenidkristallen verwendetIn den 1960er und 1970er Jahren wurde diese Methode mit Verbesserungen von Musatov aus der ehemaligen Sowjetunion zur Herstellung von Einkristallsafiren,Dies macht es zu einer der wirksamen Methoden zur Herstellung großer Saphirkristalle, bei denen die Czochralski-Methode zu kurz kommtDie mit der Kyropoulos-Methode gezüchteten Kristalle weisen eine hohe Qualität, niedrige Kosten auf und eignen sich für die große industrielle Produktion.

Derzeit werden weltweit etwa 70% der für LEDs verwendeten Saphirsubstrate mit der Kyropoulos-Methode oder verschiedenen modifizierten Versionen angebaut.Die Bedeutung von Saphirsubstraten bei der Herstellung von LEDs ist in zahlreichen Forschungsarbeiten gut dokumentiertIn China verwenden die meisten Unternehmen für den Anbau von Saphirkristallen die Kyropoulos-Methode.

Kristalle, die mit dieser Methode angebaut werden, haben typischerweise ein birnenförmiges Aussehen und können bis zu 10-30 mm kleinere Durchmesser erreichen als der Durchmesser des Tiegeln, in dem sie angebaut werden.Die Kyropoulos-Methode ist eine wirksame und ausgereifte Technik zum Anbau von Saphir-Einzelkristallen mit großem Durchmesser und hat erfolgreich große Saphirkristalle produziertIn den jüngsten Nachrichten, am 22. Dezember,Das Crystal Sheng Crystal Laboratory und seine Tochtergesellschaft Crystal Ring Electronics haben gemeinsam die neueste innovative Leistung entwickelt, einen 700 kg schweren Ultrasaphirkristall..

3. Kristallwachstumsmethode - Czochralski Methode

Die Czochralski-Methode, auch bekannt als Czochralski-Prozess oder einfach CZ-Methode, ist eine Technik, bei der ein Kristall aus einer geschmolzenen Lösung in einem Tiegel gezogen wird.Entdeckt von dem polnischen Chemiker Jan Czochralski 1916, wurde 1950 von den Bell Laboratories in den Vereinigten Staaten für den Anbau von Einzelkristall-Germanium weiterentwickelt.Es wurde von anderen Wissenschaftlern für das Wachstum von Halbleiter-Einzelkristallen wie Silizium übernommenDiese Methode ist in der Lage, wichtige Edelsteinkristalle wie farblose Saphiren, Rubine, Yttrium-Aluminium-Granat, Gadolinium-Gallium-Granat zu züchten.,Spinel und Spinel.

Die Czochralski-Methode ist eine der wichtigsten Methoden zum Anbau von Einzelkristallen aus einer Schmelze.Die am häufigsten verwendete Czochralski-Methode für groß angelegte Anwendungen ist der mit Induktion erhitzte Schmelztiegel Czochralski-MethodeDie Wahl des Schmelzstoffmaterials hängt von dem zu wachsenden Kristall ab und kann Materialien wie Iridium, Molybdän, Platin, Graphit und Oxide mit hohem Schmelzpunkt umfassen.In der Praxis, Iridium-Kegeln haben die geringste Kontamination für Saphiren, sind aber sehr teuer, was zu höheren Kosten führt.Wolfram- und Molybdän-Kiegeln sind billiger, können aber mehr Kontamination einführen.

Der Kristallwachstumsprozess der Czochralski-CZ-Methode besteht darin, den Rohstoff bis zu seinem Schmelzpunkt zu erhitzen, um eine Schmelze zu bilden, und dann einen einzelnen Kristallkerne zu verwenden, um mit der Oberfläche der Schmelze in Kontakt zu treten.Der Temperaturunterschied an der Feststoff-Flüssigkeits-Schnittstelle zwischen dem Samen und dem Schmelzmittel verursacht eine UnterkühlungAls Ergebnis beginnt die Schmelze, auf der Oberfläche des Samens zu verfestigen, und es entsteht ein einzelner Kristall mit der gleichen Struktur wie der Samen.Der Samen wird langsam nach oben gezogen, während er sich dreht., wodurch die Schmelze an der flüssigen-festen Schnittstelle des Samens allmählich verfestigt wird und ein einziges Kristallbarren mit axialer Symmetrie bildet.

4. EFG-Methode - Randdefiniertes Filmgefüttertes Wachstum

Die Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG) -Methode, die in den 1960er Jahren von Harold LaBelle aus dem Vereinigten Königreich und Stepanov aus der Sowjetunion erfunden wurde,ist eine nahezu nette Formtechnologie, bei der Kristallblöcke direkt aus einem geschmolzenen Material gezüchtet werdenDiese Methode ist eine Variation der Czochralski-Methode und bietet verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlichen Kristallwachstumsverfahren.

Die EFG überwindet die Notwendigkeit einer umfangreichen mechanischen Verarbeitung künstlicher Kristalle in der industriellen Produktion, was zu Materialersparnissen und geringeren Produktionskosten führt.Es ermöglicht das direkte Wachstum von Kristallen in den gewünschten Formen, wodurch die Notwendigkeit umfangreicher Formenprozesse beseitigt wird.

Einer der wichtigsten Vorteile der EFG-Methode ist die Materialeffizienz

5. HEM-Methode - Wärmetauschermethode

1969 erfanden F. Schmid und D. Viechnicki eine neuartige Kristallwachstumsmethode, die als Schmid-Viechnicki-Methode bekannt ist, die später 1972 in die Wärmetauschermethode (HEM) umbenannt wurde.Die HEM-Methode zeichnet sich als eine der ausgereiftesten Techniken für den Anbau großer, hochwertige Saphiren mit Kristallwachstumsrichtung entlang der Achse, M-Achse oder R-Achse, wobei üblicherweise die Achserichtung verwendet wird.

Prinzip: Die HEM-Methode verwendet einen Wärmetauscher, um Wärme zu entfernen, wodurch ein vertikaler Temperaturgradient innerhalb der Wachstumszone des Kristalls entsteht, wobei die untere Region kühler ist als die obere Region.Dieser Gradient wird durch Anpassung des Gasstroms (typischerweise Helium) im Wärmetauscher und durch Variation der Heizleistung gesteuert, um die allmähliche Verfestigung der Schmelze von unten nach oben zu erleichtern, bilden einen Kristall.

Ein bemerkenswertes Merkmal des HEM-Verfahrens ist, im Gegensatz zu anderen Kristallwachstumsmethoden, dass die Feststoff-Flüssigkeits-Schnittstelle unter der Oberfläche des Schmelzes untergetaucht ist.Dieses Tauchen hilft, thermische und mechanische Störungen zu unterdrücken., was zu einem gleichmäßigen Temperaturgradienten an der Schnittstelle führt und das gleichmäßige Wachstum des Kristalls fördert.Das führt zu hochwertigeren KristallenDa außerdem die In-situ-Riegelung Teil des HEM-Verfestigungszyklus ist, ist die Defektdichte im Vergleich zu anderen Methoden oft geringer.

Die EFG-Produkte sind in der Regel für den Anbau von nicht-standardisierten Materialien verwendet.Mit den technologischen Fortschritten der letzten Jahre, hat EFG auch in gewissem Umfang Anwendungen in Materialien gefunden, die für epitaxiale Substrate zur metallorganischen chemischen Dampfdeposition (MOCVD) verwendet werden.

Häufig gestellte Fragen

- Was ist das?Welche Vorteile hat der Einsatz von Saphirwafer in elektronischen Anwendungen?
A:Saphirwafer bieten Vorteile wie hohe Wärmeleitfähigkeit, elektrische Isolierung, chemische Trägheit und Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen.mit einer Breite von mehr als 20 mm,, LEDs und HF-Komponenten.

- Was ist das?Können Saphirwafer bei hohen Temperaturen verwendet werden, und welche spezifischen Eigenschaften machen sie für solche Umgebungen geeignet?

A:Saphirwafer sind aufgrund ihres hohen Schmelzpunkts (ca. 2054°C), ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und thermischen Stabilität ideal für Anwendungen bei hohen Temperaturen geeignet.Diese Eigenschaften ermöglichen es Saphirwafers, ihre Strukturintegrität und Leistungsfähigkeit bei extremer Hitze zu bewahren.

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