Safir haqqında nə qədər məlumatınız var?

Safir kristalSaflığı 99,995%-dən çox olan Yüksək təmizlikli alüminium oksidi tozundan yetişdirilir. Yüksək təmizlikli alüminium oksidinə ən böyük tələbat sahəsidir. Yüksək möhkəmlik, yüksək sərtlik və sabit kimyəvi xüsusiyyətlər üstünlüklərinə malikdir. Yüksək temperatur, korroziya və təsir kimi sərt mühitlərdə işləyə bilər. Müdafiə və mülki texnologiya, mikroelektronika texnologiyası və digər sahələrdə geniş istifadə olunur.

Yüksək saflıqda alüminium oksidi tozundan sapfir kristalına qədər

Safirin əsas tətbiqləri

LED substratı sapfirin ən böyük tətbiqidir. İşıqlandırmada LED-lərin tətbiqi flüoresan lampalar və enerji qənaət edən lampalardan sonra üçüncü inqilabdır. LED prinsipi elektrik enerjisini işıq enerjisinə çevirməkdir. Cərəyan yarımkeçiricidən keçdikdə, deşiklər və elektronlar birləşir və artıq enerji işıq enerjisi kimi buraxılır və nəhayət, parlaq işıqlandırma effekti yaranır.LED çip texnologiyasıəsaslanırepitaksial vaflilər. Substratın üzərinə çökən qazlı materialların təbəqələri vasitəsilə substrat materiallarına əsasən silikon substrat,silisium karbid substratıvə sapfir substrat. Onların arasında sapfir substratın digər iki substrat üsulu ilə müqayisədə aşkar üstünlükləri var. Safir substratın üstünlükləri əsasən cihazın sabitliyində, yetkin hazırlıq texnologiyasında, görünən işığın udulmamasında, yaxşı işıq keçiriciliyində və mülayim qiymətində əks olunur. Məlumatlara görə, dünyada LED şirkətlərinin 80%-i substrat materialı kimi sapfirdən istifadə edir.

Sapfir kristalları yuxarıda qeyd olunan sahə ilə yanaşı, mobil telefon ekranlarında, tibbi avadanlıqlarda, zərgərlik məmulatlarının dekorasiyasında və digər sahələrdə də istifadə oluna bilər. Bundan əlavə, onlar linzalar və prizmalar kimi müxtəlif elmi aşkarlama alətləri üçün pəncərə materialları kimi də istifadə edilə bilər.

Safir kristallarının hazırlanması

1964-cü ildə Poladino, AE və Rotter, BD ilk dəfə bu üsulu sapfir kristallarının böyüməsinə tətbiq etdilər. İndiyə qədər çoxlu sayda yüksək keyfiyyətli sapfir kristalları istehsal edilmişdir. Prinsip belədir: birincisi, xammal ərimə nöqtəsinə qədər qızdırılır və ərimə əmələ gəlir, sonra ərimə səthi ilə təmasda olmaq üçün tək kristal toxum (yəni toxum kristalı) istifadə olunur. Temperatur fərqinə görə, toxum kristalı ilə ərinti arasındakı bərk-maye interfeysi həddindən artıq soyudulur, buna görə də ərimə toxum kristalının səthində bərkiməyə başlayır və kristal quruluşu ilə eyni kristal quruluşa malik tək kristal böyüməyə başlayır.toxum kristalı. Eyni zamanda, toxum kristalı yavaş-yavaş yuxarı çəkilir və müəyyən bir sürətlə fırlanır. Toxum kristalı çəkildikcə, ərimə tədricən bərk-maye interfeysində bərkiyir və sonra tək kristal əmələ gəlir. Bu, ərimədən yüksək keyfiyyətli monokristallar hazırlaya bilən toxum kristalını çəkərək ərimədən kristalların yetişdirilməsi üsuludur. Ən çox istifadə edilən kristal böyümə üsullarından biridir.

Kristal yetişdirmək üçün Czochralski metodundan istifadə etməyin üstünlükləri aşağıdakılardır:

(1) böyümə sürəti sürətlidir və yüksək keyfiyyətli monokristallar qısa müddət ərzində yetişdirilə bilər; 

(2) kristal ərimə səthində böyüyür və kristalın daxili gərginliyini effektiv şəkildə azalda bilən və kristal keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilən pota divarı ilə təmasda deyil. 

Bununla belə, kristalların yetişdirilməsinin bu üsulunun əsas çatışmazlığı ondan ibarətdir ki, yetişdirilə bilən kristalın diametri kiçikdir və bu, böyük ölçülü kristalların böyüməsi üçün əlverişli deyildir.

Safir kristallarının yetişdirilməsi üçün Kyropoulos üsulu

1926-cı ildə Kiropullar tərəfindən icad edilən Kyropulos metodu KY metodu adlanır. Onun prinsipi Czochralski metoduna bənzəyir, yəni toxum kristalı ərimənin səthi ilə təmasda olur və sonra yavaş-yavaş yuxarı çəkilir. Bununla belə, toxum kristalı kristal boyun əmələ gətirmək üçün bir müddət yuxarı çəkildikdən sonra, ərimə ilə toxum kristalı arasındakı interfeysin bərkimə sürəti sabit olduqdan sonra toxum kristalı artıq çəkilmir və ya fırlanmır. Tək kristal soyutma sürətinə nəzarət etməklə yuxarıdan aşağıya doğru tədricən bərkidilir və nəhayəttək kristalformalaşır.

Kibbling prosesi ilə istehsal olunan məhsullar yüksək keyfiyyət, aşağı qüsur sıxlığı, böyük ölçü və daha yaxşı iqtisadi səmərəlilik xüsusiyyətlərinə malikdir.

Rəhbərləşdirilmiş qəlib üsulu ilə safir kristalının böyüməsi

Xüsusi bir kristal yetişdirmə texnologiyası olaraq, idarə olunan qəlib üsulu aşağıdakı prinsipdə istifadə olunur: yüksək ərimə nöqtəsi olan əriməni qəlibə yerləşdirməklə, toxum kristalı ilə təması əldə etmək üçün qəlibin kapilyar təsiri ilə ərinti qəlibə sorulur. , və toxum kristallarının çəkilməsi və davamlı bərkiməsi zamanı tək kristal yarana bilər. Eyni zamanda, kalıbın kənar ölçüsü və forması kristal ölçüsündə müəyyən məhdudiyyətlərə malikdir. Buna görə də, bu üsul tətbiq prosesində müəyyən məhdudiyyətlərə malikdir və yalnız boru və U-şəkilli kimi xüsusi formalı sapfir kristallarına şamil edilir.

İstilik mübadiləsi üsulu ilə safir kristalının böyüməsi

Böyük ölçülü sapfir kristallarının hazırlanması üçün istilik mübadilə üsulu 1967-ci ildə Fred Şmid və Dennis tərəfindən icad edilmişdir. İstilik mübadiləsi üsulu yaxşı istilik izolyasiya effektinə malikdir, ərimə və kristalın temperatur qradiyentini müstəqil idarə edə bilir, yaxşı idarə oluna bilir və aşağı dislokasiya və böyük ölçülü sapfir kristallarını yetişdirmək daha asandır.

Sapfir kristallarının yetişdirilməsi üçün istilik mübadilə metodundan istifadənin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, krujeva, büllur və qızdırıcı kristal böyüməsi zamanı hərəkət etmir, kyvo metodunun və çəkmə metodunun dartıcı təsirini aradan qaldırır, insan müdaxilə faktorlarını azaldır və beləliklə, kristaldan qaçır. mexaniki hərəkət nəticəsində yaranan qüsurlar; eyni zamanda, kristal termal gərginliyi və nəticədə kristal çatlama və dislokasiya qüsurlarını azaltmaq üçün soyutma sürəti idarə oluna bilər və daha böyük kristallar böyüyə bilər. İşləmək daha asandır və yaxşı inkişaf perspektivləri var.

İstinad mənbələri:

[1] Zhu Zhenfeng. Almaz məftil mişarı ilə sapfir kristallarının səthinin morfologiyası və çat zədələnməsi ilə bağlı araşdırma

[2] Çanq Hui. Böyük ölçülü sapfir kristallarının böyüməsi texnologiyası üzrə tətbiqi tədqiqat

[3] Zhang Xueping. Sapfir kristalının böyüməsi və LED tətbiqi üzrə tədqiqatlar

[4] Liu Jie. Safir kristallarının hazırlanması üsullarına və xüsusiyyətlərinə ümumi baxış