Sapphire Wafer Al2O3 8 polegadas C Plano A Plano M Plano KY Double Slide Polished SSP

Em 1992, o engenheiro japonês Shuji Nakamura revolucionou o campo utilizando com sucesso substratos de safira para preparar camadas epitaxial de GaN, alcançando assim a produço de LEDs azuis.Este avanço levou a uma rápida expanso no desenvolvimento de LEDs azuis e verdesSapphire, conhecido pela sua dureza extremamente elevada e propriedades físicas e químicas estáveis a altas temperaturas, juntamente com o seu excelente desempenho óptico,gradualmente tornou-se a escolha principal para a produço de LED azul e verde.

As bolhas de safira exibem anisotropia, sendo o plano C <0001 o plano cristalino mais comumente usado para safira.e plano R < 1-102>.
Os filmes finos de cristal único de dissulfeto de molibdênio (MoS2) podem ser cultivados em substratos de safira desalinhados.Os substratos de safira desalinhados referem-se aos substratos em que a orientaço do cristal da face final é ligeiramente inclinada do eixo C <0001> para o eixo A <11-20> ou o eixo M <1-100> por um certo ngulo, normalmente na faixa de 0,5 graus a 6 graus.
As bolinhas de safira também podem ser usadas como janelas ópticas, portadores e painéis.Também é utilizado na produço de vários produtos funcionais, como cristais., rolamentos, juntas e outros componentes.

Caráter

1As excelentes propriedades ópticas da bolacha de safira tornam-na um material ideal para componentes ópticos.especialmente na faixa ultravioleta a infravermelho próximo (150 nm a 5500 nm), com um índice de refraço de cerca de 1.76Estas características levaram utilizaço generalizada do safiro em instrumentos ópticos de alta preciso.

2.Em termos de propriedades electrónicas, a bolacha de safira é um material de banda larga (aproximadamente 9,9 eV), o que o torna excepcionalmente bom em dispositivos electrónicos de alta tenso e alta frequência.Devido ao seu elevado isolamento e baixa perda dielétrica, o safiro é comumente usado como material de substrato para dispositivos semicondutores, particularmente em aplicações como transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMT) e dispositivos baseados em nitreto de gálio (GaN).

3O safir tem uma dureza de Mohs de 9, a segunda apenas para o diamante, dando-lhe vantagens notáveis em termos de resistência ao desgaste e resistência a arranhões.Capaz de suportar altas pressões e impactos.

4A bolacha de safira possui igualmente uma condutividade térmica extremamente elevada, de cerca de 25 W/m·K, o que lhe permite manter propriedades físicas e químicas estáveis em ambientes de alta temperatura.Com um ponto de fuso elevado de 2054°C e um baixo coeficiente de expanso térmica (8.4 x 10^-6/K), a bolacha de safira pode manter a estabilidade dimensional em aplicações de alta temperatura.

Aplicações:

As bolinhas de safira so um tipo de material conhecido por sua alta transparência, dureza e estabilidade química, o que resulta em várias propriedades excelentes.So amplamente utilizadas na fabricaço de produtos eletrónicosA seguir apresentam-se algumas das principais áreas de aplicaço:

1Dispositivos ópticos:
Utilizados como lentes, janelas, polarizadores, etc., em equipamentos ópticos.
Em máquinas de corte, soldagem e marcaço a laser de ponta, as lentes de safira podem proteger e estabilizar as saídas de laser, aumentando a preciso e a estabilidade do equipamento.
2Instrumentos de preciso:
Utilizados como elementos de posicionamento, rolamentos, buchas, etc., em instrumentos de preciso.
Na relojoaria, as bolinhas de safira so empregadas no núcleo oscilante do movimento, capa do relógio, caixa, etc., melhorando a resistência a arranhões, proteço UV e estética.
3Produtos eletrónicos:
Utilizado em vidros de protecço de cmaras de telemóvel, protecço de painéis, sensores de impressões digitais, etc.
Melhora a dureza do produto, a transparência e a resistência ao desgaste, encontrando ampla aplicaço no mercado de eletrônicos de ponta.

Introduço ao método de cristais longos de safira

Desde que a primeira pedra preciosa sintética foi obtida usando o método de fuso de chama em 1902, várias técnicas para o crescimento artificial de cristais de safira continuaram a evoluir,dando origem a mais de uma dúzia de métodos de crescimento de cristais como o método de fuso de chama, o método de Czochralski e o método hidrotermal. Cada um destes métodos tem as suas próprias vantagens e desvantagens, com diferentes aplicações em diferentes domínios.Os principais processos industriais actualmente utilizados incluem o método hidrotérmico, o método de Czochralski, o método de crescimento alimentado por filme definido por borda (EFG) e o método de congelamento do gradiente vertical horizontal (VHGF).A seço seguinte apresentará métodos típicos de crescimento de cristais para safira.

1Método de fuso por chama (processo de Verneuil)

O processo de Verneuil, também conhecido como o método de fuso de chama, recebeu o nome do famoso químico francês Auguste Victor Louis Verneuil,que inventou o primeiro método comercialmente viável para sintetizar pedras preciosasEm 1902, ele descobriu o método de "fuso de chama", que ainda é usado hoje como um método econômico para produzir pedras preciosas sintéticas.O processo Verneuil fornece a maioria dos materiais preciosos de fuso por chamaAlém de ser comumente utilizado para a síntese de rubis e zafiros azuis, o método de fuso de chama também é utilizado para criar spinel, corindo sintético, rubis de estrela sintéticos,Safiras azuis sintéticas, e titanato de estrôncio sintético, entre muitas outras pedras preciosas disponíveis no mercado.

2Método Kyropoulos

O Método Kyropoulos, também conhecido como o método Ky, foi proposto pela primeira vez por Kyropoulos em 1926 para o crescimento de cristais.Este método foi utilizado principalmente para a preparaço e pesquisa de cristais de halogenetos de grande porteNos anos 60 e 70, com melhorias de Musatov da antiga Unio Soviética, este método foi aplicado preparaço de safira de cristal único,tornando-se um dos métodos eficazes para a produço de grandes cristais de safira onde o método Czochralski é insuficienteOs cristais cultivados com o Método Kyropoulos apresentam alta qualidade, baixo custo e so adequados para produço industrial em larga escala.

Atualmente, cerca de 70% dos substratos de safira utilizados para LEDs em todo o mundo so cultivados usando o Método Kyropoulos ou várias versões modificadas dele.A importncia dos substratos de safira na fabricaço de LED é bem documentada em numerosos trabalhos de investigaçoNa China, a maioria das empresas de crescimento de cristais de safira usam o Método Kyropoulos.

Os cristais cultivados com este método normalmente têm uma aparência em forma de pera e podem atingir dimetros até 10-30 mm menores que o dimetro do cadinho em que so cultivados.O Método Kyropoulos é uma técnica eficaz e madura para o cultivo de cristais de safira de grande dimetro e produziu com sucesso cristais de safira de grande tamanhoEm notícias recentes, no dia 22 de Dezembro,O Crystal Sheng Crystal Laboratory e a sua subsidiária Crystal Ring Electronics desenvolveram em conjunto a mais recente inovaço ∙ um cristal de safira de 700 kg.

3Método de Crescimento Cristalino - Método Czochralski

O método Czochralski, também conhecido como processo Czochralski ou simplesmente método CZ, é uma técnica em que um cristal é retirado de uma soluço fundida em um cadinho.Descoberto pelo químico polonês Jan Czochralski em 1916, foi desenvolvido pelos Laboratórios Bell nos Estados Unidos em 1950 para o cultivo de germnio de cristal único.Ele foi adotado por outros cientistas para crescer semicondutores cristal único como o silícioEste método é capaz de cultivar cristais de pedras preciosas importantes, como safires incolores, rubis, granate de alumínio de itrínio, granate de gádolimínio de gálio.,Espinel e spinel.

O método de Czochralski é um dos métodos mais importantes para o crescimento de cristais únicos a partir de um derretimento.O método Czochralski mais comumente usado para aplicações em larga escala é o método Czochralski do cadinho aquecido por induçoA escolha do material de cristaleiro varia dependendo do cristal a ser cultivado e pode incluir materiais como o irídio, o molibdênio, a platina, o grafite e óxidos de alto ponto de fuso.Em aplicações práticasOs cristais de irídio têm a menor contaminaço de zafiros, mas so muito caros, o que resulta em custos mais elevados.Os cristais de tungstênio e molibdênio so mais baratos, mas podem introduzir mais contaminaço.

O processo de crescimento de cristais do método Czochralski-CZ envolve aquecer a matéria-prima até seu ponto de fuso para formar um fundimento, em seguida, usando uma única semente de cristal para entrar em contato com a superfície do fundimento.A diferença de temperatura na interface sólido-líquido entre a semente e o derretimento causa sub-resfriamentoComo resultado, o derretimento começa a solidificar-se na superfície da semente, criando um único cristal com a mesma estrutura da semente.A semente é puxada lentamente para cima a uma velocidade controlada enquanto gira, permitindo que o derretimento se solidifique gradualmente na interface líquido-sólido da semente, formando um único lingote de cristal com simetria axial.

4Método EFG - Crescimento alimentado por filme definido por borda

O método Edge-Defined Film-Fed Growth (EFG), inventado pela primeira vez independentemente por Harold LaBelle do Reino Unido e Stepanov da Unio Soviética na década de 1960,é uma tecnologia de moldagem quase líquida que envolve o crescimento de cristal em branco diretamente a partir de um material fundidoEste método é uma variaço do método de Czochralski e oferece várias vantagens em relaço s técnicas tradicionais de crescimento de cristais.

O EFG supera a necessidade de um extenso processamento mecnico dos cristais artificiais na produço industrial, o que resulta em poupanças de materiais e em custos de produço reduzidos.Permite o crescimento direto de cristais nas formas desejadas, eliminando a necessidade de processos de moldagem extensos.

Uma das principais vantagens do método EFG é a sua eficiência material

5Método HEM - Método de trocador de calor

Em 1969, F. Schmid e D. Viechnicki inventaram um novo método de crescimento de cristais conhecido como método Schmid-Viechnicki, mais tarde renomeado Método de Troca de Calor (HEM) em 1972.O método HEM destaca-se como uma das técnicas mais maduras para o cultivo de grandes, zafiros de alta qualidade, com direções de crescimento do cristal ao longo do eixo, eixo m ou eixo r, comumente usando a direço do eixo.

Princípio: O método HEM utiliza um trocador de calor para remover o calor, criando um gradiente de temperatura vertical dentro da zona de crescimento do cristal, onde a regio inferior é mais fria do que a regio superior.Este gradiente é controlado ajustando o fluxo de gás (normalmente hélio) dentro do trocador de calor e variando a potência de aquecimento para facilitar a solidificaço gradual do fundido de baixo para cima, formando um cristal.

Uma característica notável do processo HEM, ao contrário de outros métodos de crescimento de cristais, é que a interface sólido-líquido é submersa sob a superfície do fundido.Esta imerso ajuda a suprimir perturbações térmicas e mecnicasEste ambiente de crescimento uniforme aumenta a homogeneidade química do cristal,levando a cristais de maior qualidadeAlém disso, como o recozimento in situ faz parte do ciclo de solidificaço HEM, a densidade de defeito é frequentemente mais baixa em comparaço com outros métodos.

No entanto, a reduço dos níveis de defeitos continua a ser um desafio, pelo que o EFG é mais comumente utilizado para o cultivo de materiais no normalizados.Com os avanços tecnológicos dos últimos anos, o EFG também encontrou aplicações em materiais utilizados para substratos epitaxiais de deposiço de vapor químico metálico-orgnico (MOCVD) até certo ponto.

Perguntas frequentes

P:Quais so as vantagens de usar wafers de safira em aplicações eletrônicas?
A:As bolinhas de safira oferecem benefícios como alta condutividade térmica, isolamento elétrico, inércia química e resistência a altas temperaturas,para utilizaço em aparelhos eletrónicos de alta potência, LEDs e componentes de RF.

P:As obleias de safira podem ser usadas em aplicações de alta temperatura, e que propriedades específicas as tornam adequadas para tais ambientes?

A:As bolinhas de safira so ideais para aplicações de alta temperatura devido ao seu alto ponto de fuso (cerca de 2054 ° C), excelente condutividade térmica e estabilidade térmica.Essas propriedades permitem que as bolachas de safira mantenham sua integridade estrutural e desempenho em condições de calor extremo.

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