Sejauh manakah anda tahu tentang nilam?

Kristal nilamditanam daripada serbuk alumina ketulenan tinggi dengan ketulenan lebih daripada 99.995%. Ia adalah kawasan permintaan terbesar untuk alumina ketulenan tinggi. Ia mempunyai kelebihan kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, dan sifat kimia yang stabil. Ia boleh berfungsi dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kakisan dan kesan. Ia digunakan secara meluas dalam teknologi pertahanan dan awam, teknologi mikroelektronik dan bidang lain.

Daripada serbuk alumina ketulenan tinggi kepada kristal nilam

Aplikasi utama nilam

Substrat LED adalah aplikasi terbesar nilam. Penggunaan LED dalam pencahayaan adalah revolusi ketiga selepas lampu pendarfluor dan lampu penjimatan tenaga. Prinsip LED adalah untuk menukar tenaga elektrik kepada tenaga cahaya. Apabila arus melalui semikonduktor, lubang dan elektron bergabung, dan tenaga yang berlebihan dilepaskan sebagai tenaga cahaya, akhirnya menghasilkan kesan pencahayaan bercahaya.Teknologi cip LEDadalah berdasarkanwafer epitaxial. Melalui lapisan bahan gas yang didepositkan pada substrat, bahan substrat terutamanya termasuk substrat silikon,substrat silikon karbidadan substrat nilam. Antaranya, substrat nilam mempunyai kelebihan yang jelas berbanding dua kaedah substrat yang lain. Kelebihan substrat nilam terutamanya dicerminkan dalam kestabilan peranti, teknologi penyediaan matang, tidak menyerap cahaya yang boleh dilihat, penghantaran cahaya yang baik, dan harga yang sederhana. Menurut data, 80% syarikat LED di dunia menggunakan nilam sebagai bahan substrat.

Sebagai tambahan kepada bidang yang disebutkan di atas, kristal nilam juga boleh digunakan dalam skrin telefon bimbit, peralatan perubatan, hiasan perhiasan dan bidang lain. Selain itu, ia juga boleh digunakan sebagai bahan tingkap untuk pelbagai instrumen pengesanan saintifik seperti kanta dan prisma.

Penyediaan kristal nilam

Pada tahun 1964, Poladino, AE dan Rotter, BD pertama kali menggunakan kaedah ini untuk pertumbuhan kristal nilam. Setakat ini, sejumlah besar kristal nilam berkualiti tinggi telah dihasilkan. Prinsipnya ialah: pertama, bahan mentah dipanaskan hingga takat lebur untuk membentuk cair, dan kemudian satu biji kristal (iaitu, kristal benih) digunakan untuk menghubungi permukaan cair. Disebabkan oleh perbezaan suhu, antara muka pepejal-cecair antara kristal benih dan leburan disejukkan, jadi leburan mula memejal pada permukaan kristal benih dan mula menumbuhkan kristal tunggal dengan struktur kristal yang sama sepertikristal benih. Pada masa yang sama, kristal benih ditarik perlahan ke atas dan diputar pada kelajuan tertentu. Apabila kristal benih ditarik, leburan secara beransur-ansur memejal pada antara muka pepejal-cecair, dan kemudian satu kristal terbentuk. Ini ialah kaedah menanam kristal daripada cair dengan menarik kristal benih, yang boleh menyediakan kristal tunggal berkualiti tinggi daripada cair. Ia adalah salah satu kaedah pertumbuhan kristal yang biasa digunakan.

Kelebihan menggunakan kaedah Czochralski untuk mengembangkan kristal adalah:

(1) kadar pertumbuhan adalah pantas, dan kristal tunggal berkualiti tinggi boleh ditanam dalam tempoh yang singkat; 

(2) kristal tumbuh pada permukaan cair dan tidak menyentuh dinding pijar, yang berkesan boleh mengurangkan tekanan dalaman kristal dan meningkatkan kualiti kristal. 

Walau bagaimanapun, kelemahan utama kaedah pertumbuhan kristal ini ialah diameter kristal yang boleh ditanam adalah kecil, yang tidak kondusif untuk pertumbuhan kristal bersaiz besar.

Kaedah Kyropoulos untuk menanam kristal nilam

Kaedah Kyropoulos, yang dicipta oleh Kyropouls pada tahun 1926, dirujuk sebagai kaedah KY. Prinsipnya adalah sama dengan kaedah Czochralski, iaitu, kristal benih dibawa ke dalam sentuhan dengan permukaan cair dan kemudian perlahan-lahan ditarik ke atas. Walau bagaimanapun, selepas kristal benih ditarik ke atas untuk satu tempoh masa untuk membentuk leher kristal, kristal benih tidak lagi ditarik ke atas atau diputar selepas kadar pemejalan antara muka antara cair dan kristal benih stabil. Kristal tunggal secara beransur-ansur dipejal dari atas ke bawah dengan mengawal kadar penyejukan, dan akhirnya akristal tunggalterbentuk.

Produk yang dihasilkan melalui proses kibbling mempunyai ciri kualiti tinggi, ketumpatan kecacatan rendah, saiz besar, dan keberkesanan kos yang lebih baik.

Pertumbuhan kristal nilam dengan kaedah acuan berpandu

Sebagai teknologi pertumbuhan kristal khas, kaedah acuan berpandu digunakan dalam prinsip berikut: dengan meletakkan takat lebur yang tinggi ke dalam acuan, leburan disedut ke dalam acuan oleh tindakan kapilari acuan untuk mencapai sentuhan dengan kristal benih. , dan kristal tunggal boleh dibentuk semasa penarikan kristal benih dan pemejalan berterusan. Pada masa yang sama, saiz tepi dan bentuk acuan mempunyai sekatan tertentu pada saiz kristal. Oleh itu, kaedah ini mempunyai had tertentu dalam proses aplikasi dan hanya terpakai kepada hablur nilam berbentuk khas seperti tiub dan berbentuk U.

Pertumbuhan kristal nilam dengan kaedah pertukaran haba

Kaedah pertukaran haba untuk menyediakan kristal nilam bersaiz besar telah dicipta oleh Fred Schmid dan Dennis pada tahun 1967. Kaedah pertukaran haba mempunyai kesan penebat haba yang baik, boleh mengawal kecerunan suhu cair dan kristal secara bebas, mempunyai kebolehkawalan yang baik, dan lebih mudah untuk menumbuhkan kristal nilam dengan kehelan rendah dan saiz besar.

Kelebihan menggunakan kaedah pertukaran haba untuk mengembangkan kristal nilam ialah pijar, kristal, dan pemanas tidak bergerak semasa pertumbuhan kristal, menghapuskan tindakan regangan kaedah kyvo dan kaedah menarik, mengurangkan faktor gangguan manusia, dan dengan itu mengelakkan kristal kecacatan yang disebabkan oleh pergerakan mekanikal; pada masa yang sama, kadar penyejukan boleh dikawal untuk mengurangkan tekanan haba kristal dan kecacatan retak dan terkehel kristal yang terhasil, dan boleh menumbuhkan kristal yang lebih besar. Ia lebih mudah untuk beroperasi dan mempunyai prospek pembangunan yang baik.

Sumber rujukan:

[1] Zhu Zhenfeng. Penyelidikan tentang morfologi permukaan dan kerosakan retakan kristal nilam oleh penghirisan gergaji dawai berlian

[2] Chang Hui. Penyelidikan aplikasi mengenai teknologi pertumbuhan kristal nilam bersaiz besar

[3] Zhang Xueping. Penyelidikan mengenai pertumbuhan kristal nilam dan aplikasi LED

[4] Liu Jie. Gambaran keseluruhan kaedah dan ciri penyediaan kristal nilam