Wafer de saphir Al2O3 8 pouces C plan A plan M plan KY double diapositive poli SSP

En 1992, l'ingénieur japonais Shuji Nakamura a révolutionné le domaine en utilisant avec succès des substrats de saphir pour préparer des couches épitaxales de GaN, obtenant ainsi la production de LED bleues.Cette percée a conduit à une expansion rapide du développement des LED bleues et vertesLe saphir, connu pour sa dureté extrêmement élevée et ses propriétés physiques et chimiques stables à haute température, ainsi que pour ses excellentes performances optiques,Il est devenu progressivement le choix principal pour la production de LED bleues et vertes.

Les plaques de saphir présentent une anisotropie, le plan C <0001 étant le plan cristallin le plus couramment utilisé pour le saphir.et plan R < 1 à 102.
Des films minces monocristallins de disulfure de molybdène (MoS2) peuvent être cultivés sur des substrats de saphir mal alignés.Les substrats de saphir mal alignés sont des substrats dont l'orientation cristalline de la face finale est légèrement inclinée d'un certain angle par rapport à l'axe C <0001> vers l'axe A <11-20> ou l'axe M <1-100>, généralement dans la fourchette de 0,5 à 6 degrés.
Les plaquettes de saphir peuvent également être utilisées comme fenêtres, supports et panneaux optiques.Il est également utilisé dans la production de divers produits fonctionnels tels que les creusets., roulements, joints et autres composants.

Personnage

1Les excellentes propriétés optiques de la plaque de saphir en font un matériau idéal pour les composants optiques.particulièrement dans la gamme ultraviolette à proche infrarouge (150 nm à 5500 nm), avec un indice de réfraction d'environ 1.76Ces caractéristiques ont conduit à l'utilisation généralisée du saphir dans les instruments optiques de haute précision.

2En termes de propriétés électroniques, la gaufre de saphir est un matériau à large bande passante (environ 9,9 eV), ce qui lui permet de fonctionner exceptionnellement bien dans les appareils électroniques à haute tension et à haute fréquence.En raison de sa haute isolation et de sa faible perte diélectrique, le saphir est couramment utilisé comme matériau de substrat pour les dispositifs semi-conducteurs, en particulier dans des applications telles que les transistors à haute mobilité électronique (HEMT) et les dispositifs à base de nitrure de gallium (GaN).

3La plaque de saphir a une dureté de Mohs de 9, la deuxième après le diamant, ce qui lui confère des avantages exceptionnels en termes de résistance à l'usure et aux rayures.Capable de résister à une forte pression et à un choc.

4La plaque de saphir possède également une conductivité thermique extrêmement élevée d'environ 25 W/m·K, ce qui lui permet de maintenir des propriétés physiques et chimiques stables dans des environnements à haute température.Avec un point de fusion élevé de 2054°C et un faible coefficient de dilatation thermique (8.4 x 10^-6/K), la gaufre de saphir peut conserver sa stabilité dimensionnelle dans les applications à haute température.

Applications:

Les plaquettes de saphir sont un type de matériau connu pour sa grande transparence, sa dureté et sa stabilité chimique, ce qui donne lieu à diverses excellentes propriétés.Ils sont largement utilisés dans la fabrication de produits électroniquesIl s'agit notamment de l'équipement électronique, des appareils optiques et des instruments de précision.

1. Dispositifs optiques:
Utilisés comme lentilles, fenêtres, polarisateurs, etc., dans les équipements optiques.
Dans les machines de découpe, de soudage et de marquage laser haut de gamme, les lentilles en saphir peuvent protéger et stabiliser les sorties laser, améliorant la précision et la stabilité de l'équipement.
2. Instruments de précision:
Utilisés comme éléments de positionnement, roulements, boîtiers, etc., dans des instruments de précision.
Dans l'horlogerie, des plaquettes de saphir sont utilisées dans le noyau oscillant du mouvement, le couvercle de la montre, le boîtier, etc., améliorant la résistance aux rayures, la protection UV et l'esthétique.
3Produits électroniques:
Utilisé dans le verre de protection de caméra de téléphone portable, la protection de panneau, capteurs d'empreintes digitales, etc.
Améliore la dureté, la transparence et la résistance à l'usure du produit, trouvant une large application sur le marché de l'électronique haut de gamme.

Introduction à la méthode du cristal long du saphir

Depuis que la première pierre précieuse synthétique a été obtenue en utilisant la méthode de fusion par flamme en 1902, diverses techniques de croissance artificielle des cristaux de saphir ont continué d'évoluer,donnant lieu à plus d'une douzaine de méthodes de croissance des cristaux comme la méthode de fusion par flammeLa méthode de Czochralski et la méthode hydrothermique présentent chacune leurs avantages et leurs inconvénients, avec des applications différentes dans différents domaines.Les principaux procédés industriels actuellement utilisés sont la méthode hydrothermique, la méthode de Czochralski, la méthode de croissance alimentée par pellicule définie par les bords (EFG) et la méthode de gel du gradient horizontal vertical (VHGF).La section suivante présentera les méthodes typiques de croissance des cristaux pour le saphir.

1. Méthode de fusion par flamme (processus de Verneuil)

Le procédé de Verneuil, également connu sous le nom de méthode de fusion par flamme, porte le nom du célèbre chimiste français Auguste Victor Louis Verneuil,qui a inventé la première méthode commercialement viable pour synthétiser des pierres précieusesEn 1902, il a découvert la méthode de "fusion par flamme", qui est encore utilisée aujourd'hui comme une méthode rentable pour produire des pierres précieuses synthétiques.le procédé Verneuil fournit la majorité des matières précieuses de fusion par flammeEn plus d'être couramment utilisé pour la synthèse des rubis et des saphirs bleus, la méthode de fusion par flamme est également utilisée pour créer du spinel, du corindon synthétique, des rubis stellaires synthétiques,Saphirs bleus synthétiques, et le titanate de strontium synthétique, parmi de nombreuses autres pierres précieuses disponibles sur le marché.

2Métode de Kyropoulos

La méthode de Kyropoulos, également connue sous le nom de méthode Ky, a été proposée pour la première fois par Kyropoulos en 1926 pour la croissance des cristaux.Cette méthode était principalement utilisée pour la préparation et la recherche de cristaux d'halogénures de grande taille.Dans les années 1960 et 1970, avec des améliorations apportées par Musatov de l'ex-Union soviétique, cette méthode a été appliquée à la préparation de saphirs monocristallins,ce qui en fait l'une des méthodes efficaces pour produire de grands cristaux de saphir où la méthode de Czochralski manqueLes cristaux cultivés selon la méthode de Kyropoulos présentent une qualité élevée, un faible coût et sont adaptés à la production industrielle à grande échelle.

Actuellement, environ 70% des substrats de saphir utilisés pour les LED dans le monde sont cultivés en utilisant la méthode Kyropoulos ou diverses versions modifiées de celle-ci.L'importance des substrats de saphir dans la fabrication de LED est bien documentée dans de nombreux articles de rechercheEn Chine, la majorité des entreprises de croissance de cristaux de saphir utilisent la méthode de Kyropoulos.

Les cristaux cultivés selon cette méthode ont généralement une apparence en forme de poire et peuvent atteindre des diamètres jusqu'à 10-30 mm plus petits que le diamètre du creuset dans lequel ils sont cultivés.La méthode de Kyropoulos est une technique efficace et mature pour la culture de saphirs simples de grand diamètre et a produit avec succès des saphirs de grande tailleDans les dernières nouvelles, le 22 décembre,Crystal Sheng Crystal Laboratory et sa filiale Crystal Ring Electronics ont conjointement développé la dernière réalisation innovante ∙ un cristal de saphir ultra-grand de 700 kg.

3La méthode de croissance des cristaux - méthode de Czochralski

La méthode Czochralski, également connue sous le nom de procédé Czochralski ou simplement méthode CZ, est une technique où un cristal est extrait d'une solution fondue dans un creuset.Découverte par le chimiste polonais Jan Czochralski en 1916, il a été développé par les laboratoires Bell aux États-Unis en 1950 pour la culture du germanium monocristallin.Il a été adopté par d'autres scientifiques pour la culture de semi-conducteurs simples comme le siliciumCette méthode est capable de cultiver des cristaux de pierres précieuses importantes tels que des saphirs incolores, des rubis, du grenat d'aluminium d'yttrium, du grenat de gallium de gadolinium.,Spinel et Spinel.

La méthode de Czochralski est l'une des méthodes les plus importantes pour faire pousser des cristaux simples à partir d'une fonte.La méthode Czochralski la plus couramment utilisée pour les applications à grande échelle est la méthode Czochralski du creuset chauffé par inductionLe choix du matériau de creuset varie en fonction du cristal cultivé et peut inclure des matériaux tels que l'iridium, le molybdène, le platine, le graphite et les oxydes à point de fusion élevé.Dans les applications pratiquesEn revanche, les creusets à iridium sont les moins contaminés par les saphirs, mais ils sont très coûteux, ce qui entraîne des coûts plus élevés.Les creusets au tungstène et au molybdène sont moins chers mais peuvent introduire plus de contamination.

Le procédé de croissance des cristaux de la méthode Czochralski-CZ consiste à chauffer la matière première à son point de fusion pour former une fusion, puis à utiliser une seule graine de cristal pour entrer en contact avec la surface de la fusion.La différence de température à l'interface solide-liquide entre la graine et la fonte provoque un sous-refroidissementEn conséquence, la fonte commence à se solidifier à la surface de la graine, produisant un seul cristal avec la même structure que la graine.La graine est lentement tirée vers le haut à une vitesse contrôlée tout en tournant, permettant à la fusion de se solidifier progressivement à l'interface liquide-solide de la graine, formant un lingot cristallin unique avec une symétrie axiale.

4. Métode EFG - Croissance alimentée par pellicule définie par le bord

La méthode de croissance par alimentation en film définie par les bords (EFG), inventée pour la première fois indépendamment par Harold LaBelle du Royaume-Uni et Stepanov de l'Union soviétique dans les années 1960,est une technologie de formage quasi-net qui consiste à faire pousser des blancs de cristaux directement à partir d'un matériau fonduCette méthode est une variation de la méthode de Czochralski et offre plusieurs avantages par rapport aux techniques traditionnelles de croissance des cristaux.

L'EFG permet de surmonter la nécessité d'un traitement mécanique intensif des cristaux artificiels dans la production industrielle, ce qui permet d'économiser des matériaux et de réduire les coûts de production.Il permet la croissance directe des cristaux dans les formes désirées, ce qui élimine le besoin de procédés de formage complexes.

L'un des principaux avantages de la méthode EFG est son efficacité

5. Méthode HEM - Méthode par échangeur de chaleur

En 1969, F. Schmid et D. Viechnicki ont inventé une nouvelle méthode de croissance des cristaux connue sous le nom de méthode Schmid-Viechnicki, rebaptisée plus tard méthode d'échangeur de chaleur (HEM) en 1972.La méthode HEM se distingue comme l'une des techniques les plus matures pour la culture de grandes, des saphirs de haute qualité, avec des directions de croissance des cristaux le long de l'axe, de l'axe m ou de l'axe r, en utilisant généralement la direction de l'axe.

Principe: La méthode HEM utilise un échangeur de chaleur pour éliminer la chaleur, créant un gradient de température vertical dans la zone de croissance du cristal, où la région inférieure est plus froide que la région supérieure.Ce gradient est contrôlé en ajustant le débit de gaz (généralement l'hélium) dans l'échangeur de chaleur et en variant la puissance de chauffage pour faciliter la solidification progressive de la fusion de bas en haut, formant un cristal.

Une caractéristique notable du procédé HEM, contrairement à d'autres méthodes de croissance des cristaux, est que l'interface solide-liquide est immergée sous la surface de la fonte.Cette immersion aide à supprimer les perturbations thermiques et mécaniques, ce qui entraîne un gradient de température uniforme à l'interface, favorisant une croissance cristalline uniforme.conduisant à des cristaux de meilleure qualitéEn outre, comme le recuit in situ fait partie du cycle de solidification HEM, la densité de défaut est souvent inférieure à celle des autres méthodes.

La capacité de cultiver des matériaux sous diverses formes spéciales demeure toutefois un défi, et l'EFG est donc plus souvent utilisé pour la culture de matériaux non standard.Avec les progrès de la technologie ces dernières années, l'EFG a également trouvé des applications dans les matériaux utilisés pour les substrats épitaxiaux de dépôt de vapeur chimique métal-organique (MOCVD) dans une certaine mesure.

Questions fréquentes

- Je ne sais pas.Quels sont les avantages de l'utilisation de plaquettes en saphir dans les applications électroniques?
A: Je suis désolé.Les gaufres en saphir offrent des avantages tels qu'une conductivité thermique élevée, une isolation électrique, une inerté chimique et une résistance aux températures élevées.d'une épaisseur n'excédant pas 10 mm,, LED et composants RF.

- Je ne sais pas.Les plaquettes de saphir peuvent-elles être utilisées dans des applications à haute température, et quelles sont les propriétés spécifiques qui les rendent adaptées à de tels environnements?

A: Je suis désolé.Les plaquettes de saphir sont idéales pour les applications à haute température en raison de leur point de fusion élevé (environ 2054 ° C), d'une excellente conductivité thermique et d'une stabilité thermique.Ces propriétés permettent aux plaquettes de saphir de maintenir leur intégrité structurelle et leurs performances dans des conditions de chaleur extrême..

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