Wafer de zafiro Al2O3 8 pulgadas C plano A plano M plano KY doble diapositiva pulida SSP

En 1992, el ingeniero japonés Shuji Nakamura revolucionó el campo al utilizar con éxito sustratos de zafiro para preparar capas epitaxiales de GaN, logrando así la producción de LEDs azules.Este avance condujo a una rápida expansión en el desarrollo de LEDs azules y verdesEl zafiro, conocido por su extrema dureza y propiedades físicas y químicas estables a altas temperaturas, junto con su excelente rendimiento óptico,gradualmente se convirtió en la opción principal para la producción de LED azul y verde.

Las obleas de zafiro muestran anisotropía, siendo el plano C <0001 el plano de cristal más comúnmente utilizado para zafiro.y el plano R < 1-102>.
Las películas finas de cristal único de disulfuro de molibdeno (MoS2) se pueden cultivar en sustratos de zafiro desalineados.Los sustratos de zafiro desalineados se refieren a los sustratos en los que la orientación del cristal de la cara final está ligeramente inclinada desde el eje C <0001> hacia el eje A <11-20> o el eje M <1-100> por un cierto ángulo, normalmente dentro del rango de 0,5 grados a 6 grados.
Las obleas de zafiro también se pueden usar como ventanas ópticas, portadores y paneles.También se utiliza en la producción de diversos productos funcionales como crisol., rodamientos, juntas y otros componentes.

Personaje

1Las excelentes propiedades ópticas de la oblea de zafiro la convierten en un material ideal para componentes ópticos.especialmente en el rango ultravioleta a infrarrojo cercano (150nm a 5500nm), con un índice de refracción de alrededor de 1.76Estas características han llevado al uso generalizado del zafiro en instrumentos ópticos de alta precisión.

2En términos de propiedades electrónicas, la oblea de zafiro es un material de banda ancha (aproximadamente 9,9 eV), por lo que funciona excepcionalmente bien en dispositivos electrónicos de alto voltaje y alta frecuencia.Debido a su alto aislamiento y baja pérdida dieléctricaEl zafiro se utiliza comúnmente como material de sustrato para dispositivos semiconductores, particularmente en aplicaciones como transistores de alta movilidad electrónica (HEMT) y dispositivos basados en nitruro de galio (GaN).

3La oblea de zafiro tiene una dureza de Mohs de 9, sólo superada por el diamante, lo que le da ventajas sobresalientes en términos de resistencia al desgaste y a los arañazos.con una capacidad de producción superior a 300 kW.

4La oblea de zafiro también posee una conductividad térmica extremadamente alta de alrededor de 25 W/m·K, lo que le permite mantener propiedades físicas y químicas estables en ambientes de alta temperatura.Con un punto de fusión elevado de 2054°C y un bajo coeficiente de expansión térmica (8.4 x 10^-6/K), la oblea de zafiro puede mantener la estabilidad dimensional en aplicaciones de alta temperatura.

Aplicaciones:

Las obleas de zafiro son un tipo de material conocido por su alta transparencia, dureza y estabilidad química, lo que resulta en varias propiedades excelentes.Se utilizan ampliamente en la fabricación de productos electrónicosEn la actualidad, la industria de la información y la comunicación se ha convertido en uno de los principales sectores de actividad de la industria de la información.

1Dispositivos ópticos:
Se utilizan como lentes, ventanas, polarizadores, etc., en equipos ópticos.
En las máquinas de corte, soldadura y marcado por láser de gama alta, las lentes de zafiro pueden proteger y estabilizar las salidas del láser, mejorando la precisión y estabilidad del equipo.
2. Instrumentos de precisión:
Se utilizan como elementos de posicionamiento, rodamientos, bujes, etc., en instrumentos de precisión.
En la relojería, las obleas de zafiro se emplean en el núcleo oscilante del movimiento, la tapa del reloj, la caja, etc., mejorando la resistencia a los arañazos, la protección UV y la estética.
3Productos electrónicos:
Utilizado en vidrio de protección de cámaras de teléfonos móviles, protección de paneles, sensores de huellas dactilares, etc.
Mejora la dureza del producto, la transparencia y la resistencia al desgaste, encontrando una amplia aplicación en el mercado de electrónica de gama alta.

Introducción al método del cristal largo de zafiro

Desde que se obtuvo la primera piedra preciosa sintética utilizando el método de fusión de llama en 1902, varias técnicas para el crecimiento artificial de cristales de zafiro han seguido evolucionando,dando lugar a más de una docena de métodos de crecimiento de cristales como el método de fusión de llamaEl método de Czochralski y el método hidrotérmico, cada uno de los cuales tiene sus ventajas y desventajas, con diferentes aplicaciones en diversos campos.Entre los principales procesos industriales actualmente utilizados se encuentra el método hidrotérmico., el método de Czochralski, el método de crecimiento alimentado por película definida por bordes (EFG) y el método de congelación del gradiente horizontal vertical (VHGF).En la siguiente sección se presentarán los métodos típicos de crecimiento de cristales para zafiro.

1Método de fusión con llama (proceso de Verneuil)

El proceso de Verneuil, también conocido como el método de fusión de llama, lleva el nombre del famoso químico francés Auguste Victor Louis Verneuil,que inventó el primer método comercialmente viable para sintetizar piedras preciosasEn 1902, descubrió el método de "fusión de llama", que todavía se utiliza hoy en día como un método rentable para producir piedras preciosas sintéticas.el proceso de Verneuil suministra la mayoría de los materiales preciosos de fusión por llamaAdemás de ser comúnmente utilizado para la síntesis de rubíes y zafiros azules, el método de fusión de llama también se utiliza para crear espinela, corindón sintético, rubíes de estrellas sintéticas,Safiras azules sintéticas, y titanato de estroncio sintético, entre muchas otras piedras preciosas disponibles en el mercado.

2Método de Kyropoulos

El método de Kyropoulos, también conocido como el método Ky, fue propuesto por primera vez por Kyropoulos en 1926 para el crecimiento de cristales.Este método se utilizó principalmente para la preparación e investigación de cristales de halogenuros de gran tamaño.En la década de 1960 y 1970, con mejoras de Musatov de la antigua Unión Soviética, este método se aplicó a la preparación de zafiros de cristal único,lo que lo convierte en uno de los métodos eficaces para producir grandes cristales de zafiro donde el método de Czochralski es insuficienteLos cristales cultivados con el Método Kyropoulos presentan una alta calidad, un bajo costo y son adecuados para la producción industrial a gran escala.

Actualmente, alrededor del 70% de los sustratos de zafiro utilizados para los LED en todo el mundo se cultivan utilizando el Método Kyropoulos o varias versiones modificadas del mismo.La importancia de los sustratos de zafiro en la fabricación de LED está bien documentada en numerosos artículos de investigaciónEn China, la mayoría de las empresas de cultivo de cristales de zafiro utilizan el Método Kyropoulos.

Los cristales cultivados con este método suelen tener una apariencia en forma de pera y pueden alcanzar diámetros de hasta 10-30 mm más pequeños que el diámetro del crisol en el que se cultivan.El Método Kyropoulos es una técnica eficaz y madura para cultivar cristales de zafiro de gran diámetro y ha producido con éxito cristales de zafiro de gran tamañoEn noticias recientes, el 22 de diciembre,Crystal Sheng Crystal Laboratory y su subsidiaria Crystal Ring Electronics desarrollaron conjuntamente el último logro innovador un cristal de zafiro de 700 kg de gran tamaño.

3Método de crecimiento de cristales - Método Czochralski

El método Czochralski, también conocido como proceso Czochralski o simplemente método CZ, es una técnica en la que un cristal se extrae de una solución fundida en un crisol.Descubierto por el químico polaco Jan Czochralski en 1916, fue desarrollado por los Laboratorios Bell en los Estados Unidos en 1950 para el cultivo de germanio de cristal único.ha sido adoptado por otros científicos para el cultivo de semiconductores de cristal único como el silicioEste método es capaz de cultivar importantes cristales de piedras preciosas como zafiros incolores, rubíes, granate de aluminio de itrio, granate de gallio de gadolinio.,Espinel, y espinel.

El método de Czochralski es uno de los métodos más importantes para el cultivo de cristales individuales a partir de una fusión.El método Czochralski más comúnmente utilizado para aplicaciones a gran escala es el método Czochralski de crisol de inducciónLa elección del material de crisol varía según el cristal que se cultive y puede incluir materiales como el iridio, el molibdeno, el platino, el grafito y los óxidos de alto punto de fusión.En las aplicaciones prácticasLos crisol de iridio presentan la menor contaminación de zafiros, pero son muy caros, lo que se traduce en mayores costes.Los crisol de tungsteno y molibdeno son más baratos, pero pueden introducir más contaminación.

El proceso de crecimiento de cristales del método Czochralski-CZ consiste en calentar la materia prima hasta su punto de fusión para formar una fusión, y luego utilizar una sola semilla de cristal para entrar en contacto con la superficie de la fusión.La diferencia de temperatura en la interfaz sólido-líquido entre la semilla y el fundido causa un bajo enfriamientoComo resultado, el fundido comienza a solidificarse en la superficie de la semilla, creciendo un único cristal con la misma estructura que la semilla.La semilla se eleva lentamente a una velocidad controlada mientras gira, lo que permite que el fundido se solidifique gradualmente en la interfaz líquido-sólido de la semilla, formando un lingote de cristal único con simetría axial.

4Método EFG - Crecimiento alimentado por película definido por el borde

El método Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG), inventado por primera vez de forma independiente por Harold LaBelle del Reino Unido y Stepanov de la Unión Soviética en la década de 1960,es una tecnología de moldeado cercano a la red que implica el crecimiento de cristal blanco directamente de un material fundidoEste método es una variación del método de Czochralski y ofrece varias ventajas sobre las técnicas tradicionales de crecimiento de cristales.

El EFG elimina la necesidad de un procesamiento mecánico extensivo de cristales artificiales en la producción industrial, lo que permite ahorrar materiales y reducir los costes de producción.Permite el crecimiento directo de cristales en las formas deseadas, eliminando la necesidad de procesos de moldeo extensos.

Una de las principales ventajas del método EFG es su eficiencia material

5Método HEM - Método del intercambiador de calor

En 1969, F. Schmid y D. Viechnicki inventaron un nuevo método de crecimiento de cristales conocido como el método Schmid-Viechnicki, más tarde rebautizado como el Método del Intercambiador de Calor (HEM) en 1972.El método HEM se destaca como una de las técnicas más maduras para el cultivo de gran tamaño, zafiros de alta calidad, con direcciones de crecimiento del cristal a lo largo del eje, eje m o eje r, comúnmente utilizando la dirección del eje.

Principio: El método HEM utiliza un intercambiador de calor para eliminar el calor, creando un gradiente de temperatura vertical dentro de la zona de crecimiento del cristal, donde la región inferior es más fría que la región superior.Este gradiente se controla ajustando el flujo de gas (generalmente helio) dentro del intercambiador de calor y variando la potencia de calentamiento para facilitar la solidificación gradual del fundido de abajo hacia arriba, formando un cristal.

Una característica notable del proceso HEM, a diferencia de otros métodos de crecimiento de cristales, es que la interfaz sólido-líquido se sumerge debajo de la superficie de la fusión.Esta inmersión ayuda a suprimir las perturbaciones térmicas y mecánicasEste ambiente de crecimiento uniforme mejora la homogeneidad química del cristal,que conduce a cristales de mayor calidadAdemás, dado que el recocido in situ forma parte del ciclo de solidificación HEM, la densidad de defectos es a menudo menor en comparación con otros métodos.

La capacidad de cultivar materiales en diversas formas especiales, sin embargo, la reducción de los niveles de defectos sigue siendo un reto.Con los avances tecnológicos de los últimos años, EFG también ha encontrado aplicaciones en materiales utilizados para los sustratos epitaxiales de deposición de vapor químico metálico-orgánico (MOCVD) hasta cierto punto.

Preguntas frecuentes

- ¿ Qué?¿Cuáles son las ventajas de utilizar obleas de zafiro en aplicaciones electrónicas?
A: ¿Qué quieres decir?Las obleas de zafiro ofrecen ventajas tales como alta conductividad térmica, aislamiento eléctrico, inercia química y resistencia a altas temperaturas,con un contenido de aluminio superior a 10%, pero no superior a 50%, LED y componentes de RF.

- ¿ Qué?¿Se pueden utilizar obleas de zafiro en aplicaciones de alta temperatura, y qué propiedades específicas las hacen adecuadas para tales ambientes?

A: ¿Qué quieres decir?Las obleas de zafiro son ideales para aplicaciones a altas temperaturas debido a su alto punto de fusión (alrededor de 2054 ° C), excelente conductividad térmica y estabilidad térmica.Estas propiedades permiten a las obleas de zafiro mantener su integridad estructural y su rendimiento en condiciones de calor extremo.

Recomendación de producto

Wafer de zafiro monocristalino de 5 cm

2.Dia76.2mm 0.5mm DSP SSP (0001) C Plano de 3 pulgadas de zafiro Wafers Substrato