คุณรู้จักไพลินมากแค่ไหน?

คริสตัลแซฟไฟร์ปลูกจากผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.995% เป็นพื้นที่ที่มีความต้องการมากที่สุดสำหรับอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง มีข้อดีคือมีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง และมีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร สามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง การกัดกร่อน และแรงกระแทก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีการป้องกันและพลเรือน เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ

จากผงอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงไปจนถึงคริสตัลแซฟไฟร์

การใช้งานที่สำคัญของแซฟไฟร์

พื้นผิว LED เป็นการใช้งานแซฟไฟร์ที่ใหญ่ที่สุด การประยุกต์ใช้ LED ในแสงสว่างถือเป็นการปฏิวัติครั้งที่สามรองจากหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดประหยัดไฟ หลักการของ LED คือการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสง เมื่อกระแสไหลผ่านเซมิคอนดักเตอร์ รูและอิเล็กตรอนจะรวมกัน และพลังงานส่วนเกินจะถูกปล่อยออกมาเป็นพลังงานแสง ทำให้เกิดเอฟเฟกต์แสงส่องสว่างในที่สุดเทคโนโลยีชิป LEDขึ้นอยู่กับเวเฟอร์ epitaxis- ผ่านชั้นของวัสดุก๊าซที่สะสมอยู่บนพื้นผิว วัสดุพื้นผิวส่วนใหญ่ประกอบด้วยพื้นผิวซิลิกอนพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์และซับสเตรตแซฟไฟร์ สารตั้งต้นแซฟไฟร์มีข้อได้เปรียบเหนือสารตั้งต้นอีกสองวิธีอย่างเห็นได้ชัด ข้อดีของซับสเตรตแซฟไฟร์ส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในความเสถียรของอุปกรณ์ เทคโนโลยีการเตรียมการที่สมบูรณ์ การไม่ดูดซับแสงที่มองเห็น การส่งผ่านแสงที่ดี และราคาปานกลาง ตามข้อมูล 80% ของบริษัท LED ในโลกใช้แซฟไฟร์เป็นวัสดุพื้นผิว

นอกเหนือจากสาขาที่กล่าวมาข้างต้น คริสตัลแซฟไฟร์ยังสามารถนำไปใช้ในหน้าจอโทรศัพท์มือถือ อุปกรณ์ทางการแพทย์ การตกแต่งเครื่องประดับ และสาขาอื่นๆ ได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นวัสดุหน้าต่างสำหรับเครื่องมือตรวจจับทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ เช่น เลนส์และปริซึม

การเตรียมคริสตัลแซฟไฟร์

ในปี 1964 Poladino, AE และ Rotter, BD ได้นำวิธีนี้ไปใช้กับการเติบโตของผลึกแซฟไฟร์เป็นครั้งแรก จนถึงขณะนี้ มีการผลิตคริสตัลแซฟไฟร์คุณภาพสูงจำนวนมาก หลักการคือ ขั้นแรก วัตถุดิบจะถูกให้ความร้อนจนถึงจุดหลอมเหลวเพื่อก่อให้เกิดการหลอมละลาย จากนั้นจึงใช้เมล็ดผลึกเดี่ยว (เช่น ผลึกเมล็ด) เพื่อสัมผัสกับพื้นผิวของการหลอมเหลว เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวระหว่างผลึกเมล็ดและการหลอมละลายจึงถูกทำให้เย็นลงเป็นพิเศษ ดังนั้นการละลายจึงเริ่มแข็งตัวบนพื้นผิวของผลึกเมล็ด และเริ่มเติบโตเป็นผลึกเดี่ยวที่มีโครงสร้างผลึกเดียวกันกับคริสตัลเมล็ด- ในเวลาเดียวกัน ผลึกเมล็ดจะถูกดึงขึ้นอย่างช้าๆ และหมุนด้วยความเร็วที่กำหนด เมื่อดึงผลึกเมล็ดออกมา สารที่ละลายจะค่อยๆ แข็งตัวที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว จากนั้นจึงเกิดผลึกเดี่ยวขึ้น นี่เป็นวิธีการปลูกผลึกจากการหลอมโดยการดึงผลึกเมล็ดออกมา ซึ่งสามารถเตรียมผลึกเดี่ยวคุณภาพสูงจากการหลอมได้ เป็นหนึ่งในวิธีการเติบโตของคริสตัลที่ใช้กันทั่วไป

ข้อดีของการใช้วิธี Czochralski ในการปลูกคริสตัลคือ:

(1) อัตราการเติบโตรวดเร็วและสามารถปลูกผลึกเดี่ยวคุณภาพสูงได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ 

(2) คริสตัลเติบโตบนพื้นผิวที่หลอมละลายและไม่สัมผัสกับผนังเบ้าหลอม ซึ่งสามารถลดความเครียดภายในของคริสตัลได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงคุณภาพคริสตัล 

อย่างไรก็ตามข้อเสียที่สำคัญของวิธีการปลูกคริสตัลวิธีนี้คือเส้นผ่านศูนย์กลางของคริสตัลที่สามารถปลูกได้มีขนาดเล็กซึ่งไม่เอื้อต่อการเติบโตของคริสตัลขนาดใหญ่

วิธี Kyropoulos สำหรับการปลูกผลึกแซฟไฟร์

วิธี Kyropoulos ซึ่งคิดค้นโดย Kyropouls ในปี 1926 เรียกว่าวิธี KY หลักการนี้คล้ายคลึงกับวิธี Czochralski กล่าวคือ ให้นำผลึกเมล็ดมาสัมผัสกับพื้นผิวที่หลอมเหลว แล้วค่อย ๆ ดึงขึ้นด้านบน อย่างไรก็ตาม หลังจากที่ผลึกเมล็ดถูกดึงขึ้นเป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อสร้างคอคริสตัล ผลึกเมล็ดจะไม่ถูกดึงหรือหมุนอีกต่อไปหลังจากที่อัตราการแข็งตัวของส่วนต่อประสานระหว่างคริสตัลที่หลอมละลายและผลึกเมล็ดมีความเสถียร ผลึกเดี่ยวจะค่อยๆแข็งตัวจากบนลงล่างโดยการควบคุมอัตราการทำความเย็นและสุดท้ายคือคริสตัลเดี่ยวถูกสร้างขึ้น

ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยกระบวนการปั้นมีลักษณะคุณภาพสูง มีความหนาแน่นของข้อบกพร่องต่ำ มีขนาดใหญ่ และคุ้มค่าคุ้มราคากว่า

การเจริญเติบโตของผลึกแซฟไฟร์โดยวิธีแม่พิมพ์นำ

เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีการเจริญเติบโตของผลึกแบบพิเศษ วิธีการแม่พิมพ์แบบมีไกด์จึงถูกนำมาใช้ในหลักการต่อไปนี้: โดยการวางจุดหลอมเหลวที่มีจุดหลอมเหลวสูงลงในแม่พิมพ์ วัสดุที่หลอมละลายจะถูกดูดลงบนแม่พิมพ์โดยการกระทำของเส้นเลือดฝอยของแม่พิมพ์เพื่อให้สัมผัสกับผลึกเมล็ดพืช และสามารถเกิดผลึกเดี่ยวได้ในระหว่างการดึงคริสตัลเมล็ดและการแข็งตัวอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกัน ขนาดขอบและรูปร่างของแม่พิมพ์ก็มีข้อจำกัดบางประการเกี่ยวกับขนาดคริสตัล ดังนั้น วิธีการนี้มีข้อจำกัดบางประการในกระบวนการสมัคร และใช้ได้เฉพาะกับคริสตัลแซฟไฟร์รูปทรงพิเศษ เช่น แบบท่อและรูปตัวยูเท่านั้น

การเจริญเติบโตของผลึกแซฟไฟร์โดยวิธีแลกเปลี่ยนความร้อน

วิธีการแลกเปลี่ยนความร้อนในการเตรียมคริสตัลแซฟไฟร์ขนาดใหญ่ถูกคิดค้นโดย Fred Schmid และ Dennis ในปี 1967 วิธีการแลกเปลี่ยนความร้อนมีผลเป็นฉนวนความร้อนที่ดี สามารถควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิของการหลอมและคริสตัลได้อย่างอิสระ สามารถควบคุมได้ดี และ ง่ายต่อการปลูกคริสตัลแซฟไฟร์โดยมีความคลาดเคลื่อนต่ำและมีขนาดใหญ่

ข้อดีของการใช้วิธีแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อปลูกผลึกแซฟไฟร์ก็คือ เบ้าหลอม คริสตัล และเครื่องทำความร้อนจะไม่เคลื่อนที่ในระหว่างการเติบโตของคริสตัล กำจัดการกระทำแบบยืดออกของวิธี kyvo และวิธีการดึง ช่วยลดปัจจัยการรบกวนของมนุษย์ และด้วยเหตุนี้จึงหลีกเลี่ยงคริสตัล ข้อบกพร่องที่เกิดจากการเคลื่อนไหวทางกล ในเวลาเดียวกัน สามารถควบคุมอัตราการทำความเย็นได้เพื่อลดความเครียดจากความร้อนของคริสตัล และผลที่ตามมาของการแตกร้าวของคริสตัลและข้อบกพร่องในการเคลื่อนตัว และอาจทำให้ผลึกมีขนาดใหญ่ขึ้นได้ ใช้งานง่ายกว่าและมีแนวโน้มการพัฒนาที่ดี

แหล่งอ้างอิง:

[1] จู เจิ้นเฟิง การวิจัยเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของพื้นผิวและความเสียหายจากการแตกร้าวของคริสตัลแซฟไฟร์โดยการเลื่อยลวดเพชร

[2] ฉางฮุย การวิจัยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเติบโตของคริสตัลแซฟไฟร์ขนาดใหญ่

[3] จาง เสวี่ยผิง การวิจัยเกี่ยวกับการเติบโตของคริสตัลแซฟไฟร์และการประยุกต์ใช้ LED

[4] หลิวเจี๋ย ภาพรวมวิธีการและคุณลักษณะในการเตรียมคริสตัลแซฟไฟร์