Safir hakkında ne kadar bilgin var?

Safir kristal% 99,995'ten fazla saflığa sahip Yüksek saflıkta alümina tozundan yetiştirilir. Yüksek saflıkta alümina için en büyük talep alanıdır. Yüksek mukavemet, yüksek sertlik ve kararlı kimyasal özelliklerin avantajlarına sahiptir. Yüksek sıcaklık, korozyon ve darbe gibi zorlu ortamlarda çalışabilir. Savunma ve sivil teknoloji, mikroelektronik teknolojisi ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yüksek saflıkta alümina tozundan safir kristale

Safirin temel uygulamaları

LED alt tabaka safirin en büyük uygulamasıdır. LED'in aydınlatmada uygulanması, floresan lambalar ve enerji tasarruflu lambalardan sonra üçüncü devrimdir. LED'in çalışma prensibi elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürmektir. Akım yarı iletkenden geçtiğinde delikler ve elektronlar birleşir ve fazla enerji ışık enerjisi olarak salınır ve sonunda parlak aydınlatma etkisi üretilir.LED çip teknolojisidayanmaktadırepitaksiyel gofretler. Substrat üzerinde biriken gaz halindeki malzemelerin katmanları aracılığıyla, substrat malzemeleri esas olarak silikon substratı içerir,silisyum karbür substratve safir substrat. Bunlar arasında safir substratın diğer iki substrat yöntemine göre bariz avantajları vardır. Safir substratın avantajları esas olarak cihaz stabilitesi, olgun hazırlama teknolojisi, görünür ışığın emilmemesi, iyi ışık geçirgenliği ve makul fiyatta yansıtılmaktadır. Verilere göre dünyadaki LED şirketlerinin %80'i alt katman malzemesi olarak safir kullanıyor.

Safir kristaller yukarıda bahsedilen alanın yanı sıra cep telefonu ekranlarında, tıbbi cihazlarda, takı dekorasyonunda ve diğer alanlarda da kullanılabilmektedir. Ayrıca mercekler ve prizmalar gibi çeşitli bilimsel tespit araçları için pencere malzemesi olarak da kullanılabilirler.

Safir kristallerin hazırlanması

1964 yılında Poladino, AE ve Rotter, BD bu yöntemi ilk kez safir kristallerin büyümesine uyguladılar. Şu ana kadar çok sayıda yüksek kaliteli safir kristal üretildi. Prensip şudur: ilk önce ham maddeler bir eriyik oluşturmak için erime noktasına kadar ısıtılır ve daha sonra eriyiğin yüzeyine temas etmek için tek bir kristal tohum (yani tohum kristali) kullanılır. Sıcaklık farkından dolayı, tohum kristali ile eriyik arasındaki katı-sıvı arayüzü aşırı soğutulur, böylece eriyik, tohum kristalinin yüzeyinde katılaşmaya başlar ve kristalle aynı kristal yapıya sahip tek bir kristal büyümeye başlar.tohum kristali. Aynı zamanda tohum kristali yavaşça yukarı doğru çekilerek belli bir hızla döndürülür. Tohum kristali çekildikçe eriyik katı-sıvı arayüzünde yavaş yavaş katılaşır ve ardından tek bir kristal oluşur. Bu, eriyikten yüksek kaliteli tek kristaller hazırlayabilen bir tohum kristali çekerek eriyikten kristal yetiştirme yöntemidir. Yaygın olarak kullanılan kristal büyütme yöntemlerinden biridir.

Kristalleri büyütmek için Czochralski yöntemini kullanmanın avantajları şunlardır:

(1) büyüme hızı hızlıdır ve yüksek kaliteli tek kristaller kısa sürede büyütülebilir; 

(2) kristal eriyiğin yüzeyinde büyür ve pota duvarına temas etmez, bu da kristalin iç stresini etkili bir şekilde azaltabilir ve kristal kalitesini artırabilir. 

Bununla birlikte, bu kristal yetiştirme yönteminin büyük bir dezavantajı, büyütülebilen kristalin çapının küçük olmasıdır, bu da büyük boyutlu kristallerin büyümesine olanak sağlamaz.

Safir kristalleri yetiştirmek için Kyropoulos yöntemi

1926 yılında Kyropouls tarafından icat edilen Kyropoulos yöntemi, KY yöntemi olarak anılmaktadır. Prensibi Czochralski yöntemine benzer, yani tohum kristali eriyiğin yüzeyiyle temas ettirilir ve ardından yavaşça yukarı doğru çekilir. Bununla birlikte, tohum kristali bir kristal boynu oluşturmak üzere bir süre yukarı doğru çekildikten sonra, eriyik ile tohum kristali arasındaki ara yüzün katılaşma hızı stabil olduktan sonra tohum kristali artık yukarı çekilmez veya döndürülmez. Tek kristal, soğutma hızının kontrol edilmesiyle yukarıdan aşağıya doğru kademeli olarak katılaştırılır ve son olaraktek kristaloluşur.

Parçalama işlemiyle üretilen ürünler, yüksek kalite, düşük kusur yoğunluğu, büyük boyut ve daha iyi maliyet etkinliği özelliklerine sahiptir.

Kılavuzlu kalıp yöntemiyle safir kristal büyütme

Özel bir kristal büyütme teknolojisi olarak kılavuzlu kalıp yöntemi şu prensipte kullanılır: kalıba yüksek erime noktalı bir eriyik yerleştirilerek, tohum kristal ile temasın sağlanması için eriyik, kalıbın kılcal hareketi ile kalıba emilir. ve tohum kristalinin çekilmesi ve sürekli katılaşma sırasında tek bir kristal oluşturulabilir. Aynı zamanda kalıbın kenar boyutu ve şeklinin kristal boyutu üzerinde belirli kısıtlamaları vardır. Bu nedenle bu yöntemin uygulama sürecinde belirli sınırlamaları vardır ve yalnızca boru şeklinde ve U şeklinde gibi özel şekilli safir kristallere uygulanabilir.

Isı değişimi yöntemiyle safir kristal büyümesi

Büyük boyutlu safir kristallerin hazırlanmasına yönelik ısı değişim yöntemi, 1967'de Fred Schmid ve Dennis tarafından icat edildi. Isı değişim yöntemi, iyi bir ısı yalıtım etkisine sahiptir, eriyik ve kristalin sıcaklık gradyanını bağımsız olarak kontrol edebilir, iyi bir kontrol edilebilirliğe sahiptir ve dislokasyonu düşük ve büyük boyutlu safir kristallerin yetiştirilmesi daha kolaydır.

Safir kristalleri büyütmek için ısı değişimi yöntemini kullanmanın avantajı, pota, kristal ve ısıtıcının kristal büyümesi sırasında hareket etmemesi, kyvo yönteminin ve çekme yönteminin germe etkisini ortadan kaldırarak insan müdahale faktörlerini azaltması ve böylece kristalden kaçınmasıdır. mekanik hareketin neden olduğu kusurlar; aynı zamanda kristal termal gerilimini ve bunun sonucunda ortaya çıkan kristal çatlama ve dislokasyon kusurlarını azaltmak için soğutma hızı kontrol edilebilir ve daha büyük kristaller büyüyebilir. Çalıştırılması daha kolaydır ve iyi gelişme beklentileri vardır.

Referans kaynakları:

[1] Zhu Zhenfeng. Elmas tel testere dilimleme ile safir kristallerinin yüzey morfolojisi ve çatlak hasarı üzerine araştırma

[2] Chang Hui. Büyük boyutlu safir kristal büyütme teknolojisi üzerine uygulama araştırması

[3] Zhang Xueping. Safir kristal büyümesi ve LED uygulaması üzerine araştırma

[4] Liu Jie. Safir kristal hazırlama yöntemlerine ve özelliklerine genel bakış