Il-kristalli taż-żaffir jitkabbru minn trab tal-alumina ta' purità għolja b'purità ta' >99.995%, u dan jagħmilhom l-akbar qasam fid-domanda għall-alumina ta' purità għolja. Huma juru saħħa għolja, ebusija għolja, u proprjetajiet kimiċi stabbli, li jippermettulhom joperaw f'ambjenti ħorox bħal temperaturi għoljin, korrużjoni, u impatt. Huma użati ħafna fid-difiża nazzjonali, it-teknoloġija ċivili, il-mikroelettronika, u oqsma oħra.
Minn trab tal-alumina ta' purità għolja għal kristalli taż-żaffir
1Applikazzjonijiet Ewlenin taż-Żaffir
Fis-settur tad-difiża, il-kristalli taż-żaffir jintużaw primarjament għat-twieqi infra-aħmar tal-missili. Il-gwerra moderna teħtieġ preċiżjoni għolja fil-missili, u t-tieqa ottika infra-aħmar hija komponent kritiku biex jintlaħaq dan ir-rekwiżit. Meta wieħed iqis li l-missili jesperjenzaw sħana u impatt aerodinamiku intens waqt titjira b'veloċità għolja, flimkien ma' ambjenti ta' ġlied ħorox, ir-radome jrid ikollu saħħa għolja, reżistenza għall-impatt, u l-abbiltà li jiflaħ l-erożjoni mir-ramel, ix-xita, u kundizzjonijiet oħra tat-temp ħorox. Il-kristalli taż-żaffir, bit-trażmissjoni eċċellenti tad-dawl tagħhom, proprjetajiet mekkaniċi superjuri, u karatteristiċi kimiċi stabbli, saru materjal ideali għat-twieqi infra-aħmar tal-missili.
Is-sottostrati LED jirrappreżentaw l-akbar applikazzjoni taż-żaffir. Id-dawl LED huwa kkunsidrat bħala t-tielet rivoluzzjoni wara l-lampi fluworexxenti u dawk li jiffrankaw l-enerġija. Il-prinċipju tal-LEDs jinvolvi l-konverżjoni tal-enerġija elettrika f'enerġija tad-dawl. Meta l-kurrent jgħaddi minn semikonduttur, it-toqob u l-elettroni jingħaqdu flimkien, u jirrilaxxaw enerġija żejda fil-forma ta' dawl, u fl-aħħar mill-aħħar jipproduċu illuminazzjoni. It-teknoloġija taċ-ċippa LED hija bbażata fuq wejfers epitassjali, fejn materjali gassużi jiġu depożitati saff b'saff fuq sottostrat. Il-materjali ewlenin tas-sottostrat jinkludu sottostrati tas-silikon, sottostrati tal-karbur tas-silikon, u sottostrati taż-żaffir. Fost dawn, is-sottostrati taż-żaffir joffru vantaġġi sinifikanti fuq it-tnejn l-oħra, inkluż l-istabbiltà tal-apparat, it-teknoloġija ta' preparazzjoni matura, in-nuqqas ta' assorbiment tad-dawl viżibbli, it-trażmittanza tajba tad-dawl, u l-ispiża moderata. Id-dejta turi li 80% tal-kumpaniji globali tal-LED jużaw iż-żaffir bħala l-materjal tas-sottostrat tagħhom.
Minbarra l-applikazzjonijiet imsemmija hawn fuq, il-kristalli taż-żaffir jintużaw ukoll fi skrins tat-telefowns ċellulari, apparati mediċi, dekorazzjoni ta' ġojjellerija, u bħala materjali tat-twieqi għal diversi strumenti ta' skoperta xjentifika bħal lentijiet u priżmi.
2. Id-Daqs tas-Suq u l-Prospetti
Immexxija mill-appoġġ tal-politika u x-xenarji ta' applikazzjoni li qed jespandu taċ-ċipep LED, id-domanda għas-sottostrati taż-żaffir u d-daqs tas-suq tagħhom huma mistennija li jiksbu tkabbir b'żewġ ċifri. Sal-2025, il-volum tal-ġarr tas-sottostrati taż-żaffir huwa previst li jilħaq 103 miljun biċċa (konvertiti għal sottostrati ta' 4 pulzieri), li jirrappreżenta żieda ta' 63% meta mqabbel mal-2021, b'rata ta' tkabbir annwali komposta (CAGR) ta' 13% mill-2021 sal-2025. Id-daqs tas-suq tas-sottostrati taż-żaffir huwa mistenni li jilħaq ¥8 biljun sal-2025, żieda ta' 108% meta mqabbel mal-2021, b'CAGR ta' 20% mill-2021 sal-2025. Bħala l-"prekursur" għas-sottostrati, id-daqs tas-suq u x-xejra tat-tkabbir tal-kristalli taż-żaffir huma evidenti.
3. Tħejjija ta' Kristalli taż-Żaffir
Mill-1891, meta l-kimiku Franċiż Verneuil A. ivvinta l-metodu tal-fużjoni bil-fjamma biex jipproduċi kristalli tal-ġawhar artifiċjali għall-ewwel darba, l-istudju tat-tkabbir tal-kristalli taż-żaffir artifiċjali dam aktar minn seklu. Matul dan il-perjodu, l-avvanzi fix-xjenza u t-teknoloġija wasslu għal riċerka estensiva fit-tekniki tat-tkabbir taż-żaffir biex jissodisfaw id-domandi industrijali għal kwalità ogħla tal-kristalli, rati ta' utilizzazzjoni mtejba, u spejjeż ta' produzzjoni mnaqqsa. Ħarġu diversi metodi u teknoloġiji ġodda għat-tkabbir tal-kristalli taż-żaffir, bħall-metodu Czochralski, il-metodu Kyropoulos, il-metodu tat-tkabbir b'film definit bit-tarf (EFG), u l-metodu tal-iskambju tas-sħana (HEM).
3.1 Il-Metodu Czochralski għat-Tkabbir tal-Kristalli taż-Żaffir
Il-metodu Czochralski, pijunier minn Czochralski J. fl-1918, huwa magħruf ukoll bħala t-teknika Czochralski (imqassra bħala l-metodu Cz). Fl-1964, Poladino AE u Rotter BD applikaw dan il-metodu għall-ewwel darba biex ikabbru kristalli taż-żaffir. Sal-lum, ipproduċa numru kbir ta' kristalli taż-żaffir ta' kwalità għolja. Il-prinċipju jinvolvi t-tidwib tal-materja prima biex tifforma tidwib, imbagħad tgħaddas żerriegħa ta' kristall wieħed fil-wiċċ tat-tidwib. Minħabba d-differenza fit-temperatura fl-interfaċċja solidu-likwidu, iseħħ supertkessiħ, li jikkawża li t-tidwib jissolidifika fuq il-wiċċ taż-żerriegħa u jibda jikber kristall wieħed bl-istess struttura kristallina bħaż-żerriegħa. Iż-żerriegħa tinġibed 'il fuq bil-mod waqt li ddur b'ċerta veloċità. Hekk kif iż-żerriegħa tinġibed, it-tidwib jissolidifika gradwalment fl-interfaċċja, u jifforma kristall wieħed. Dan il-metodu, li jinvolvi l-ġbid ta' kristall mit-tidwib, huwa wieħed mit-tekniki komuni għall-preparazzjoni ta' kristalli singoli ta' kwalità għolja.
Il-vantaġġi tal-metodu Czochralski jinkludu: (1) rata ta' tkabbir mgħaġġla, li tippermetti l-produzzjoni ta' kristalli singoli ta' kwalità għolja fi żmien qasir; (2) il-kristalli jikbru fil-wiċċ tat-tidwib mingħajr kuntatt mal-ħajt tal-griġjol, u b'hekk inaqqsu b'mod effettiv l-istress intern u jtejbu l-kwalità tal-kristall. Madankollu, żvantaġġ ewlieni ta' dan il-metodu huwa d-diffikultà fit-tkabbir ta' kristalli b'dijametru kbir, li jagħmilha inqas adattata għall-produzzjoni ta' kristalli ta' daqs kbir.
3.2 Il-Metodu Kyropoulos għat-Tkabbir tal-Kristalli taż-Żaffir
Il-metodu Kyropoulos, ivvintat minn Kyropoulos fl-1926 (imqassar bħala l-metodu KY), għandu xebh mal-metodu Czochralski. Dan jinvolvi li tgħaddas kristall taż-żerriegħa fil-wiċċ tat-tidwib u tiġbdu bil-mod 'il fuq biex tifforma għonq. Ladarba r-rata ta' solidifikazzjoni fl-interfaċċja bejn it-tidwib u ż-żerriegħa tistabbilizza ruħha, iż-żerriegħa ma tibqax tinġibed jew tiddawwar. Minflok, ir-rata tat-tkessiħ hija kkontrollata biex tippermetti li l-kristall wieħed jissolidifika gradwalment minn fuq 'l isfel, u fl-aħħar mill-aħħar jifforma kristall wieħed.
Il-proċess Kyropoulos jipproduċi kristalli ta' kwalità għolja, densità baxxa ta' difetti, kbar, u b'effettività fl-infiq favorevoli.
3.3 Metodu ta' Tkabbir b'Films Definiti bit-Tarf (EFG) għat-Tkabbir ta' Kristalli taż-Żaffir
Il-metodu EFG huwa teknoloġija tat-tkabbir tal-kristalli ffurmati. Il-prinċipju tiegħu jinvolvi t-tqegħid ta' tidwib b'punt ta' tidwib għoli f'moffa. It-tidwib jinġibed lejn il-parti ta' fuq tal-moffa permezz ta' azzjoni kapillari, fejn jikkuntattja l-kristall taż-żerriegħa. Hekk kif iż-żerriegħa tinġibed u t-tidwib jissolidifika, jifforma kristall wieħed. Id-daqs u l-għamla tat-tarf tal-moffa jirrestrinġu d-dimensjonijiet tal-kristall. Konsegwentement, dan il-metodu għandu ċerti limitazzjonijiet u huwa primarjament adattat għal kristalli taż-żaffir iffurmati bħal tubi u profili f'forma ta' U.
3.4 Metodu ta' Skambju tas-Sħana (HEM) għat-Tkabbir tal-Kristalli taż-Żaffir
Il-metodu ta' skambju tas-sħana għall-preparazzjoni ta' kristalli żaffir ta' daqs kbir ġie ivvintat minn Fred Schmid u Dennis fl-1967. Is-sistema HEM għandha iżolazzjoni termali eċċellenti, kontroll indipendenti tal-gradjent tat-temperatura fit-tidwib u l-kristall, u kontrollabbiltà tajba. Tipproduċi kristalli żaffir b'dislokazzjoni baxxa u kbar b'mod relattivament faċli.
Il-vantaġġi tal-metodu HEM jinkludu n-nuqqas ta’ moviment fil-griġjol, fil-kristall, u fil-ħiter waqt it-tkabbir, u b’hekk jiġu eliminati azzjonijiet ta’ ġbid bħal dawk fil-metodi Kyropoulos u Czochralski. Dan inaqqas l-interferenza umana u jevita difetti fil-kristall ikkawżati minn moviment mekkaniku. Barra minn hekk, ir-rata tat-tkessiħ tista’ tiġi kkontrollata biex timminimizza l-istress termali u d-difetti li jirriżultaw fil-qsim u d-dislokazzjoni tal-kristall. Dan il-metodu jippermetti t-tkabbir ta’ kristalli ta’ daqs kbir, huwa relattivament faċli biex jitħaddem, u għandu prospetti ta’ żvilupp promettenti.
Billi tuża kompetenza profonda fit-tkabbir tal-kristalli żaffir u l-ipproċessar ta' preċiżjoni, XKH tipprovdi soluzzjonijiet ta' wejfers taż-żaffir personalizzati minn tarf sa tarf imfassla għal applikazzjonijiet ta' difiża, LED, u optoelettronika. Minbarra ż-żaffir, nipprovdu firxa sħiħa ta' materjali semikondutturi ta' prestazzjoni għolja inklużi wejfers tal-karbur tas-silikon (SiC), wejfers tas-silikon, komponenti taċ-ċeramika SiC, u prodotti tal-kwarz. Aħna niżguraw kwalità, affidabbiltà, u appoġġ tekniku eċċezzjonali fil-materjali kollha, u ngħinu lill-klijenti jiksbu prestazzjoni rivoluzzjonarja f'applikazzjonijiet industrijali u ta' riċerka avvanzati.
Ħin tal-posta: 29 ta' Awwissu 2025