Nuċċali AR tal-Waveguide tas-Silikon Karbur ta' Grad Ottiku: Tħejjija ta' Sottostrati Semi-Insulanti ta' Purità Għolja

Fl-isfond tar-rivoluzzjoni tal-AI, in-nuċċalijiet AR qed jidħlu gradwalment fil-kuxjenza pubblika. Bħala paradigma li tgħaqqad bla xkiel id-dinjiet virtwali u reali, in-nuċċalijiet AR huma differenti mill-apparati VR billi jippermettu lill-utenti jipperċepixxu kemm immaġnijiet projettati diġitalment kif ukoll dawl ambjentali simultanjament. Biex tinkiseb din il-funzjonalità doppja—il-proġettazzjoni ta' immaġnijiet ta' mikrodisplej fl-għajnejn filwaqt li tiġi ppreservata t-trażmissjoni tad-dawl estern—nuċċalijiet AR ibbażati fuq il-karbur tas-silikon (SiC) ta' grad ottiku jużaw arkitettura ta' waveguide (lightguide). Dan id-disinn jisfrutta r-riflessjoni interna totali biex jittrażmetti l-immaġnijiet, analoga għat-trażmissjoni tal-fibra ottika, kif muri fid-dijagramma skematika.

Tipikament, sottostrat semi-insulanti ta' purità għolja ta' 6 pulzieri jista' jipproduċi 2 pari ta' nuċċalijiet, filwaqt li sottostrat ta' 8 pulzieri jakkomoda 3–4 pari. L-adozzjoni ta' materjali SiC tagħti tliet vantaġġi kritiċi:

1. Indiċi refrattiv eċċezzjonali (2.7): Jippermetti kamp viżiv (FOV) b'kulur sħiħ ta' >80° b'saff wieħed ta' lenti, u b'hekk jiġu eliminati l-artefatti tal-qawsalla komuni fid-disinji AR konvenzjonali.
2. Gwida tal-mewġ integrata bi tliet kuluri (RGB): Tissostitwixxi l-munzelli tal-gwida tal-mewġ b'ħafna saffi, u b'hekk tnaqqas id-daqs u l-piż tal-apparat.
3. Konduttività termali superjuri (490 W/m·K): Ittaffi d-degradazzjoni ottika kkawżata mill-akkumulazzjoni tas-sħana.

Dawn il-merti wasslu għal domanda qawwija fis-suq għal nuċċalijiet AR ibbażati fuq is-SiC. Is-SiC ta' grad ottiku użat tipikament jikkonsisti minn kristalli semi-iżolanti ta' purità għolja (HPSI), li r-rekwiżiti stretti ta' preparazzjoni tagħhom jikkontribwixxu għall-ispejjeż għoljin attwali. Konsegwentement, l-iżvilupp ta' sottostrati HPSI SiC huwa kruċjali.

1. Sintesi ta' Trab SiC Semi-Insulanti
Il-produzzjoni fuq skala industrijali tutilizza b'mod predominanti s-sinteżi awto-propaganti (SHS) f'temperatura għolja, proċess li jeħtieġ kontroll metikoluż:

• Materja prima: trab tal-karbonju/silikon pur ta' 99.999% b'daqsijiet ta' partiċelli ta' 10–100 μm.
• Purità tal-griġjol: Il-komponenti tal-grafita jgħaddu minn purifikazzjoni f'temperatura għolja biex jimminimizzaw id-diffużjoni tal-impurità metallika.
• Kontroll tal-atmosfera: argon ta' purità 6N (b'purifikaturi in-line) jrażżan l-inkorporazzjoni tan-nitroġenu; jistgħu jiġu introdotti traċċi ta' gassijiet HCl/H₂ biex jiġu volatilizzati l-komposti tal-boron u jitnaqqas in-nitroġenu, għalkemm il-konċentrazzjoni ta' H₂ teħtieġ ottimizzazzjoni biex tiġi evitata l-korrużjoni tal-grafita.
• Standards tat-tagħmir: Il-franijiet tas-sinteżi għandhom jiksbu vakwu bażi ta' <10⁻⁴ Pa, bi protokolli rigorużi ta' kontroll tat-tnixxija.

2. Sfidi tat-Tkabbir tal-Kristalli
It-tkabbir tal-HPSI SiC jaqsam rekwiżiti ta' purità simili:

• Materja prima: Trab SiC ta' purità 6N+ b'B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O taħt il-limiti limitu, u metalli alkalini minimi (Na/K).
• Sistemi tal-gass: Taħlitiet ta' argon/idroġenu 6N isaħħu r-reżistività.
• Tagħmir: Pompi molekulari jiżguraw vakwu ultra-għoli (<10⁻⁶ Pa); it-trattament minn qabel tal-griġjol u t-tindif tan-nitroġenu huma kritiċi.

Innovazzjonijiet fl-Ipproċessar tas-Sottostrat
Meta mqabbel mas-silikon, iċ-ċikli ta' tkabbir fit-tul tas-SiC u l-istress inerenti (li jikkawża qsim/tqaxxir tat-truf) jeħtieġu pproċessar avvanzat:

• Tqattigħ bil-lejżer: Iżid ir-rendiment minn 30 wejfer (350 μm, serrieq tal-wajer) għal >50 wejfer għal kull boule ta' 20 mm, bil-potenzjal għal irqiq ta' 200 μm. Il-ħin tal-ipproċessar jonqos minn 10–15-il jum (serrieq tal-wajer) għal <20 minuta/wejfer għal kristalli ta' 8 pulzieri.

3. Kollaborazzjonijiet fl-Industrija

It-tim Orion ta' Meta kien pijunier fl-adozzjoni tal-waveguide tas-SiC ta' grad ottiku, u dan xpruna l-investimenti fir-R&Ż. Is-sħubijiet ewlenin jinkludu:

• TankeBlue & MUDI Micro: Żvilupp konġunt ta' lentijiet tal-gwida tal-mewġ diffrattiva AR.
• Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL, & Kunyou Optoelectronics: Alleanza strateġika għall-integrazzjoni tal-katina tal-provvista tal-AI/AR.

Il-projezzjonijiet tas-suq jistmaw 500,000 unità AR ibbażati fuq is-SiC kull sena sal-2027, li jikkunsmaw 250,000 sottostrat ta' 6 pulzieri (jew 125,000 ta' 8 pulzieri). Din it-trajettorja tenfasizza r-rwol trasformattiv tas-SiC fl-ottika AR tal-ġenerazzjoni li jmiss.

XKH jispeċjalizzaw fil-provvista ta' sottostrati SiC 4H-semi-insulanti (4H-SEMI) ta' kwalità għolja b'dijametri personalizzabbli li jvarjaw minn 2 pulzieri sa 8 pulzieri, imfassla biex jissodisfaw rekwiżiti speċifiċi ta' applikazzjoni fl-RF, l-elettronika tal-enerġija, u l-ottika AR/VR. Il-punti sodi tagħna jinkludu provvista ta' volum affidabbli, adattament ta' preċiżjoni (ħxuna, orjentazzjoni, finitura tal-wiċċ), u pproċessar intern sħiħ mit-tkabbir tal-kristalli sal-illustrar. Lil hinn minn 4H-SEMI, noffru wkoll sottostrati tat-tip 4H-N, tat-tip 4H/6H-P, u 3C-SiC, li jappoġġjaw innovazzjonijiet diversi tas-semikondutturi u l-optoelettroniċi.