Saphirkristaller gi vu rengem Aluminiumoxidpulver mat enger Rengheet vun >99,995% hiergestallt, wat se zu der gréisster Nofro fir rengem Aluminiumoxid mécht. Si weisen eng héich Festigkeit, eng héich Häert a stabil chemesch Eegeschaften, wat et hinnen erméiglecht, a rauen Ëmfeld wéi héijen Temperaturen, Korrosioun a Schlag ze funktionéieren. Si gi wäit verbreet an der nationaler Verteidegung, der ziviler Technologie, der Mikroelektronik an anere Beräicher agesat.
Vum héichreine Aluminiumoxidpulver bis zu Saphirkristaller
1Schlëssel Uwendungen vu Saphir
Am Verteidegungssecteur gi Saphirkristaller haaptsächlech fir Infraroutfënstere vu Rakéiten benotzt. Déi modern Krichsféierung erfuerdert eng héich Präzisioun bei Rakéiten, an d'Infrarout-optesch Fënster ass eng entscheedend Komponent fir dës Ufuerderung z'erreechen. Well Rakéiten ënner intensiver aerodynamescher Hëtzt an Impakt beim Héichgeschwindegkeetsfluch, zesumme mat haarde Kampfëmfeld, erliewen, muss de Radom eng héich Festigkeit, Schlagfestigkeit an d'Fäegkeet hunn, Erosioun duerch Sand, Reen an aner schwéier Wiederkonditiounen ze widderstoen. Saphirkristaller, mat hirer exzellenter Liichttransmissioun, iwwerleeëne mechaneschen Eegeschaften a stabile chemesche Charakteristiken, sinn zu engem ideale Material fir Infraroutfënstere vu Rakéiten ginn.
LED-Substrater stellen déi gréisst Uwendung vu Saphir duer. LED-Beliichtung gëllt als déi drëtt Revolutioun no Leuchtstofflampen a Spuerlampen. De Prinzip vun LEDs besteet doran, elektresch Energie an Liichtenergie ëmzewandelen. Wann de Stroum duerch en Hallefleeder fléisst, verbannen sech Lächer an Elektronen, wouduerch iwwerschësseg Energie a Form vu Liicht fräigesat gëtt, wat schlussendlech Beliichtung produzéiert. D'LED-Chiptechnologie baséiert op epitaktischen Waferen, wou gasfërmeg Materialien Schicht fir Schicht op e Substrat ofgesat ginn. Zu den Haaptsubstratmaterialien gehéieren Siliziumsubstrater, Siliziumcarbidsubstrater a Saphirsubstrater. Dorënner bidden Saphirsubstrater bedeitend Virdeeler géintiwwer deenen aneren zwee, dorënner d'Stabilitéit vum Apparat, déi reif Virbereedungstechnologie, d'Net-Absorptioun vu siichtbarem Liicht, eng gutt Liichttransmissioun a moderéiert Käschten. Donnéeë weisen, datt 80% vun de globale LED-Firmen Saphir als Substratmaterial benotzen.
Nieft den uewe genannten Uwendungen ginn Saphirkristaller och a Mobiltelefonbildschirmer, medizineschen Apparater, Bijoudekoratioun a als Fënstermaterial fir verschidden wëssenschaftlech Detektiounsinstrumenter wéi Lënsen a Prismen benotzt.
2. Maartgréisst a Perspektiven
Ënnerstëtzt vun der politescher Ënnerstëtzung an den expandierenden Uwendungsszenarien vun LED-Chips, gëtt erwaart datt d'Nofro fir Saphirsubstrater an hir Maartgréisst en zweistellege Wuesstem erzielen. Bis 2025 gëtt erwaart datt de Liwwervolumen vu Saphirsubstrater 103 Millioune Stéck erreechen wäert (konvertéiert a 4-Zoll-Substrater), wat eng Erhéijung vun 63% am Verglach zu 2021 entsprécht, mat enger duerchschnëttlecher jäerlecher Wuesstemsquote (CAGR) vun 13% vun 2021 bis 2025. D'Maartgréisst vu Saphirsubstrater gëtt erwaart bis 2025 8 Milliarden Yen z'erreechen, eng Erhéijung vun 108% am Verglach zu 2021, mat enger duerchschnëttlecher jäerlecher Wuesstemsquote vun 20% vun 2021 bis 2025. Als "Virleefer" vun de Substrater sinn d'Maartgréisst an den Wuesstemstrend vu Saphirkristaller evident.
3. Virbereedung vu Saphirkristaller
Zënter 1891, wéi de franséische Chemiker Verneuil A. d'Flammfusiounsmethod erfonnt huet, fir fir d'éischt Kéier künstlech Edelsteekristaller ze produzéieren, dauert d'Studie vum künstleche Saphirkristallwuesstum iwwer ee Joerhonnert. Wärend dëser Period hunn d'Fortschrëtter an der Wëssenschaft an der Technologie extensiv Fuerschung iwwer Saphirwuesstumstechniken ugedriwwen, fir den industrielle Bedierfnesser no méi héijer Kristallqualitéit, verbesserter Auslastungsraten a reduzéierter Produktiounskäschten gerecht ze ginn. Verschidde nei Methoden an Technologien sinn fir de Wuesstum vu Saphirkristaller entstanen, wéi d'Czochralski-Method, d'Kyropoulos-Method, d'Kant-definéiert Film-Fed-Wuesstumsmethod (EFG) an d'Hëtztauswiesselmethod (HEM).
3.1 Czochralski-Method fir d'Zucht vu Saphirkristaller
D'Czochralski-Method, déi 1918 vum Czochralski J. entwéckelt gouf, ass och bekannt als Czochralski-Technik (ofgekierzt als Cz-Method). Am Joer 1964 hunn de Poladino AE an de Rotter BD dës Method fir d'éischt Kéier benotzt fir Saphirkristaller ze wuessen. Bis haut huet si eng grouss Zuel vu qualitativ héichwäertege Saphirkristaller produzéiert. De Prinzip besteet doran, d'Rohmaterial ze schmëlzen fir eng Schmelz ze bilden, an duerno en Eenzelkristallkär an d'Schmelzoberfläch ze tauchen. Wéinst dem Temperaturënnerscheed op der Grenzfläch tëscht Feststoff a Flëssegkeet geschitt eng Ënnerkillung, wouduerch d'Schmelz op der Käruewerfläch fest gëtt an en Eenzelkristall mat der selwechter Kristallstruktur wéi de Kär ufänkt ze wuessen. De Kär gëtt lues a lues no uewen gezunn, während en sech mat enger bestëmmter Geschwindegkeet dréit. Wärend de Kär gezunn gëtt, fest sech d'Schmelz lues a lues op der Grenzfläch a bildt en Eenzelkristall. Dës Method, bei där e Kristall aus der Schmelz gezunn gëtt, ass eng vun den üblechen Technike fir d'Virbereedung vun héichwäertegen Eenzelkristaller.
Zu de Virdeeler vun der Czochralski-Method gehéieren: (1) eng séier Wuestumsquote, déi d'Produktioun vun héichqualitativen Eenzelkristaller a kuerzer Zäit erméiglecht; (2) Kristaller wuessen op der Schmelzoberfläche ouni Kontakt mat der Tiegelwand, wouduerch d'intern Spannung effektiv reduzéiert gëtt an d'Kristallqualitéit verbessert gëtt. En groussen Nodeel vun dëser Method ass awer d'Schwieregkeet beim Wuesstum vu Kristaller mat groussen Duerchmiesser, wouduerch se manner gëeegent ass fir d'Produktioun vu grousse Kristaller.
3.2 Kyropoulos-Method fir d'Zucht vu Saphirkristaller
D'Kyropoulos-Method, déi 1926 vum Kyropoulos erfonnt gouf (ofgekierzt als KY-Method), huet Ähnlechkeeten mat der Czochralski-Method. Si besteet doran, datt e Keimkristall an d'Schmelzoberfläch getippt gëtt an en lues no uewe gezunn gëtt, fir en Hals ze bilden. Soubal d'Erstarrungsquote op der Grenzfläch tëscht Schmelz a Keim stabiliséiert ass, gëtt de Keim net méi gezunn oder gedréit. Amplaz gëtt d'Ofkillungsquote kontrolléiert, fir datt den Eenzelkristall vun uewen no ënnen graduell erstarrt a schliisslech en Eenzelkristall bildt.
De Kyropoulos-Prozess produzéiert Kristaller mat héijer Qualitéit, gerénger Defektdicht, grousser a gënschteger Käschteeffizienz.
3.3 Kantdefinéiert Filmgefiddert Wuesstumsmethod (EFG) fir d'Zucht vu Saphirkristaller
D'EFG-Method ass eng Technologie fir d'Wuesstum vu geformte Kristaller. Säi Prinzip besteet doran, eng Schmelz mat héijem Schmelzpunkt an eng Form ze leeën. D'Schmelz gëtt duerch Kapillarwierkung no uewen an d'Form gezunn, wou se mam Keimkristall a Kontakt kënnt. Wann de Keim gezunn gëtt an d'Schmelz fest gëtt, entsteet en Eenzelkristall. D'Gréisst a Form vum Formrand limitéieren d'Dimensioune vum Kristall. Dofir huet dës Method gewësse Limitatiounen an ass haaptsächlech fir geformte Saphirkristaller wéi Réier an U-fërmeg Profiler gëeegent.
3.4 Wärmeaustauschmethod (HEM) fir d'Zucht vu Saphirkristaller
D'Hëtztaustauschmethod fir d'Virbereedung vu grousse Saphirkristaller gouf vum Fred Schmid an Dennis am Joer 1967 erfonnt. Den HEM-System weist eng exzellent Wärmeisolatioun, eng onofhängeg Kontroll vum Temperaturgradient an der Schmelz an dem Kristall, a gutt Kontrolléierbarkeet op. Et produzéiert relativ einfach Saphirkristaller mat gerénger Dislokatioun a grousser Gréisst.
Zu de Virdeeler vun der HEM-Method gehéiert d'Feele vu Bewegung am Tiegel, Kristall a Heizung während dem Wuesstum, wouduerch Zuchaktiounen wéi déi an de Kyropoulos- a Czochralski-Methoden eliminéiert ginn. Dëst reduzéiert mënschlech Interferenz a vermeit Kristalldefekter, déi duerch mechanesch Bewegung verursaacht ginn. Zousätzlech kann d'Ofkillungsgeschwindegkeet kontrolléiert ginn, fir den thermesche Stress an déi resultéierend Kristallrëss- a Verrécklungsdefekter ze minimiséieren. Dës Method erméiglecht de Wuesstum vu grousse Kristaller, ass relativ einfach ze bedreiwen a bitt villverspriechend Entwécklungsperspektiven.
Mat senger déiwer Expertise am Saphirkristallwuesstem a Präzisiounsveraarbechtung bitt XKH komplett personaliséiert Saphirwafer-Léisungen, déi op Verteidegungs-, LED- an Optoelektronik-Applikatioune zougeschnidden sinn. Nieft Saphir liwwere mir eng komplett Gamme vun héichperformante Hallefleitermaterialien, dorënner Siliziumcarbid (SiC)-Wafers, Siliziumwafers, SiC-Keramikkomponenten a Quarzprodukter. Mir garantéieren aussergewéinlech Qualitéit, Zouverlässegkeet an techneschen Support fir all Materialien, fir de Clienten ze hëllefen, eng duerchbriechend Leeschtung an fortgeschrattenen industriellen an Fuerschungsapplikatiounen z'erreechen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 29. August 2025