Safir kristalları yüksək təmizlikli alüminium oksid tozundan yetişdirilir və bu da onları yüksək təmizlikli alüminium oksidinə ən böyük tələbat sahəsinə çevirir. Onlar yüksək möhkəmlik, yüksək sərtlik və sabit kimyəvi xüsusiyyətlər nümayiş etdirir və bu da onlara yüksək temperatur, korroziya və zərbə kimi sərt mühitlərdə işləməyə imkan verir. Onlar milli müdafiə, mülki texnologiya, mikroelektronika və digər sahələrdə geniş istifadə olunur.
Yüksək təmizlikli alüminium oksidi tozundan sapfir kristallarına qədər
1Safirin əsas tətbiqləri
Müdafiə sektorunda sapfir kristalları əsasən raket infraqırmızı pəncərələri üçün istifadə olunur. Müasir müharibə raketlərdə yüksək dəqiqlik tələb edir və infraqırmızı optik pəncərə bu tələbə nail olmaq üçün vacib bir komponentdir. Raketlərin sərt döyüş mühitləri ilə yanaşı, yüksək sürətli uçuş zamanı güclü aerodinamik istilik və zərbəyə məruz qaldığını nəzərə alsaq, radom yüksək möhkəmliyə, zərbəyə davamlılığa və qum, yağış və digər ağır hava şəraitindən yaranan eroziyaya davam gətirmə qabiliyyətinə malik olmalıdır. Əla işıq keçiriciliyi, üstün mexaniki xüsusiyyətləri və sabit kimyəvi xüsusiyyətləri ilə sapfir kristalları raket infraqırmızı pəncərələri üçün ideal bir material halına gəlmişdir.
LED substratları sapfirin ən geniş tətbiq sahəsini təmsil edir. LED işıqlandırması flüoresan və enerjiyə qənaət edən lampalardan sonra üçüncü inqilab hesab olunur. LED-lərin prinsipi elektrik enerjisini işıq enerjisinə çevirməyi əhatə edir. Cərəyan yarımkeçiricidən keçdikdə, dəliklər və elektronlar birləşərək artıq enerjini işıq şəklində buraxır və nəticədə işıqlandırma yaradır. LED çip texnologiyası epitaksial lövhələrə əsaslanır, burada qazlı materiallar təbəqə-təbəqə substrata yerləşdirilir. Əsas substrat materiallarına silikon substratlar, silikon karbid substratlar və sapfir substratlar daxildir. Bunlar arasında sapfir substratlar cihazın sabitliyi, yetkin hazırlama texnologiyası, görünən işığın udulmaması, yaxşı işıq keçiriciliyi və orta qiymət daxil olmaqla digər ikisinə nisbətən əhəmiyyətli üstünlüklər təklif edir. Məlumatlar göstərir ki, qlobal LED şirkətlərinin 80%-i substrat materialı kimi sapfirdən istifadə edir.
Yuxarıda qeyd olunan tətbiqlərə əlavə olaraq, sapfir kristalları mobil telefon ekranlarında, tibbi cihazlarda, zərgərlik bəzəklərində və linzalar və prizmalar kimi müxtəlif elmi aşkarlama alətləri üçün pəncərə materialları kimi də istifadə olunur.
2. Bazarın ölçüsü və perspektivləri
Siyasət dəstəyi və LED çiplərinin genişlənən tətbiq ssenariləri ilə idarə olunan sapfir substratlarına tələbatın və onların bazar həcminin ikirəqəmli artıma nail olacağı gözlənilir. 2025-ci ilə qədər sapfir substratlarının daşınma həcminin 103 milyon ədədə (4 düymlük substratlara çevrilərək) çatacağı proqnozlaşdırılır ki, bu da 2021-ci illə müqayisədə 63% artım deməkdir və 2021-ci ildən 2025-ci ilə qədər mürəkkəb illik artım tempi (CAGR) 13% təşkil edir. Safir substratlarının bazar həcminin 2025-ci ilə qədər 8 milyard yenyə çatacağı gözlənilir ki, bu da 2021-ci ilə nisbətən 108% artım deməkdir və 2021-ci ildən 2025-ci ilə qədər 20% CAGR təşkil edir. Substratların "sələfi" kimi sapfir kristallarının bazar ölçüsü və artım tendensiyası göz qabağındadır.
3. Safir Kristallarının Hazırlanması
1891-ci ildə fransız kimyaçısı A. Verneuil ilk dəfə süni daş kristalları istehsal etmək üçün alov əritmə metodunu icad etdiyindən bəri, süni sapfir kristallarının böyüməsinin öyrənilməsi bir əsrdən çoxdur. Bu dövrdə elm və texnologiyadakı irəliləyişlər daha yüksək kristal keyfiyyəti, təkmilləşdirilmiş istifadə nisbətləri və azaldılmış istehsal xərcləri üçün sənaye tələblərini ödəmək üçün sapfir böyümə üsulları üzərində geniş tədqiqatlara səbəb olmuşdur. Sapfir kristallarının yetişdirilməsi üçün Çozralski metodu, Kiropulos metodu, kənarla müəyyən edilmiş filmlə bəslənən böyümə (EFG) metodu və istilik mübadiləsi metodu (HEM) kimi müxtəlif yeni metodlar və texnologiyalar ortaya çıxmışdır.
3.1 Safir Kristallarının Yetişdirilməsi üçün Çozralski Metodu
1918-ci ildə Czochralski J. tərəfindən irəli sürülən Czochralski metodu, həmçinin Czochralski texnikası (qısaldılmış Cz metodu) kimi tanınır. 1964-cü ildə Poladino AE və Rotter BD bu metodu ilk dəfə sapfir kristallarının yetişdirilməsi üçün tətbiq etdilər. Bu günə qədər çox sayda yüksək keyfiyyətli sapfir kristalları istehsal etmişdir. Prinsip xammalı əridərək əritmə əmələ gətirməyi, sonra isə tək kristal toxumunun ərimə səthinə batırılmasını əhatə edir. Bərk-maye sərhədindəki temperatur fərqinə görə, həddindən artıq soyuma baş verir və bu da ərimənin toxum səthində bərkiməsinə və toxumla eyni kristal quruluşuna malik tək kristalın böyüməsinə səbəb olur. Toxum müəyyən bir sürətlə fırlanarkən yavaş-yavaş yuxarı çəkilir. Toxum çəkildikcə, ərimə sərhəddə tədricən bərkiyir və tək kristal əmələ gətirir. Ərimədən kristalın çəkilməsini əhatə edən bu üsul, yüksək keyfiyyətli tək kristalların hazırlanması üçün geniş yayılmış üsullardan biridir.
Çozralski metodunun üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir: (1) sürətli böyümə sürəti, qısa müddətdə yüksək keyfiyyətli tək kristalların istehsalını təmin edir; (2) kristallar ərimə səthində çuxur divarı ilə təmasda olmadan böyüyür, daxili gərginliyi effektiv şəkildə azaldır və kristal keyfiyyətini yaxşılaşdırır. Lakin, bu metodun əsas çatışmazlığı böyük diametrli kristalların yetişdirilməsindəki çətinlikdir və bu da onu böyük ölçülü kristalların istehsalı üçün daha az uyğun edir.
3.2 Safir Kristallarının Yetişdirilməsi üçün Kiropoulos Metodu
1926-cı ildə Kyropoulos tərəfindən icad edilən Kyropoulos metodu (qısaldılmış KY metodu) Çozralski metodu ilə oxşarlıqlara malikdir. Bu metod, toxum kristalının ərimə səthinə batırılmasını və boyun əmələ gətirmək üçün yavaş-yavaş yuxarı çəkilməsini əhatə edir. Ərimə-toxum sərhədindəki bərkimə sürəti sabitləşdikdən sonra toxum artıq çəkilmir və ya fırlanmır. Bunun əvəzinə, soyutma sürəti tək kristalın yuxarıdan aşağıya doğru tədricən bərkiməsinə və nəticədə tək kristal əmələ gəlməsinə imkan vermək üçün idarə olunur.
Kyropoulos prosesi yüksək keyfiyyətli, aşağı qüsur sıxlığına, böyük və əlverişli xərc səmərəliliyinə malik kristallar istehsal edir.
3.3 Safir Kristallarının Yetişdirilməsi üçün Kənar Təyin Edilmiş Filmlə Qidalanan Böyümə (EFG) Metodu
EFG metodu formalı kristal yetişdirmə texnologiyasıdır. Onun prinsipi yüksək ərimə nöqtəsinə malik ərinti qəlibə yerləşdirməyi əhatə edir. Ərimə kapilyar təsir vasitəsilə qəlibin yuxarı hissəsinə çəkilir və burada toxum kristalı ilə təmasda olur. Toxum çəkildikcə və ərinti bərkidikcə tək kristal əmələ gəlir. Qəlib kənarının ölçüsü və forması kristal ölçülərini məhdudlaşdırır. Nəticə etibarilə, bu metod müəyyən məhdudiyyətlərə malikdir və əsasən borular və U formalı profillər kimi formalı sapfir kristalları üçün uyğundur.
3.4 Safir Kristallarının Yetişdirilməsi üçün İstilik Mübadiləsi Metodu (HEM)
Böyük ölçülü sapfir kristallarının hazırlanması üçün istilik mübadiləsi metodu 1967-ci ildə Fred Şmid və Dennis tərəfindən icad edilmişdir. HEM sistemi əla istilik izolyasiyasına, ərimə və kristaldakı temperatur qradiyentinin müstəqil idarə olunmasına və yaxşı idarəolunma qabiliyyətinə malikdir. Nisbətən asanlıqla aşağı dislokasiyalı və böyük sapfir kristalları istehsal edir.
HEM metodunun üstünlükləri arasında böyümə zamanı tiyədə, kristalda və qızdırıcıda hərəkətin olmaması, Kyropoulos və Czochralski metodlarında olduğu kimi dartma hərəkətlərinin aradan qaldırılması daxildir. Bu, insan müdaxiləsini azaldır və mexaniki hərəkətin yaratdığı kristal qüsurlarının qarşısını alır. Bundan əlavə, istilik gərginliyini və nəticədə kristal çatlamasını və çıxıq qüsurlarını minimuma endirmək üçün soyutma sürəti idarə oluna bilər. Bu metod böyük ölçülü kristalların böyüməsinə imkan verir, idarə etmək nisbətən asandır və perspektivli inkişaf perspektivlərinə malikdir.
Safir kristallarının yetişdirilməsi və dəqiq emal sahəsində dərin təcrübədən istifadə edən XKH, müdafiə, LED və optoelektronika tətbiqlərinə uyğunlaşdırılmış hərtərəfli xüsusi sapfir lövhə həlləri təqdim edir. Safirdən əlavə, biz silikon karbid (SiC) lövhələri, silikon lövhələr, SiC keramika komponentləri və kvars məhsulları da daxil olmaqla, yüksək performanslı yarımkeçirici materialların tam çeşidini təqdim edirik. Biz bütün materiallar üzrə müstəsna keyfiyyət, etibarlılıq və texniki dəstək təmin edərək, müştərilərimizə qabaqcıl sənaye və tədqiqat tətbiqlərində irəliləyişli performans əldə etməyə kömək edirik.
Yazı vaxtı: 29 Avqust 2025