Cermin Mata AR Pandu Gelombang Silikon Karbid Gred Optik: Penyediaan Substrat Separuh Penebat Ketulenan Tinggi

Berlatarbelakangkan revolusi AI, cermin mata AR secara beransur-ansur memasuki kesedaran awam. Sebagai paradigma yang menggabungkan dunia maya dan nyata dengan lancar, cermin mata AR berbeza daripada peranti VR dengan membenarkan pengguna melihat kedua-dua imej yang ditayangkan secara digital dan cahaya persekitaran ambien secara serentak. Untuk mencapai dwi fungsi ini—menayangkan imej paparan mikro ke dalam mata sambil mengekalkan transmisi cahaya luaran—cermin mata AR berasaskan silikon karbida (SiC) gred optik menggunakan seni bina pandu gelombang (pandu cahaya). Reka bentuk ini memanfaatkan jumlah pantulan dalaman untuk menghantar imej, sama dengan penghantaran gentian optik, seperti yang digambarkan dalam rajah skema.

Biasanya, satu substrat separa penebat ketulenan tinggi 6 inci boleh menghasilkan 2 pasang cermin mata, manakala substrat 8 inci memuatkan 3-4 pasang. Penggunaan bahan SiC memberikan tiga kelebihan kritikal:

1. Indeks biasan luar biasa (2.7): Mendayakan >80° medan pandangan penuh warna (FOV) dengan lapisan kanta tunggal, menghapuskan artifak pelangi yang biasa dalam reka bentuk AR konvensional.
2. Pandu gelombang triwarna (RGB) bersepadu: Menggantikan tindanan pandu gelombang berbilang lapisan, mengurangkan saiz dan berat peranti.
3. Kekonduksian terma yang unggul (490 W/m·K): Mengurangkan kemerosotan optik akibat pengumpulan haba.

Merit ini telah mendorong permintaan pasaran yang kukuh untuk cermin mata AR berasaskan SiC. SiC gred optik yang digunakan biasanya terdiri daripada kristal separa penebat (HPSI) ketulenan tinggi, yang keperluan penyediaan yang ketat menyumbang kepada kos tinggi semasa. Oleh itu, pembangunan substrat HPSI SiC adalah penting.

1. Sintesis Serbuk SiC Separa Penebat
Pengeluaran berskala perindustrian kebanyakannya menggunakan sintesis penyebaran diri (SHS) suhu tinggi, satu proses yang memerlukan kawalan yang teliti:

• Bahan mentah: 99.999% serbuk karbon/silikon tulen dengan saiz zarah 10–100 μm.
• Ketulenan pijar: Komponen grafit menjalani penulenan suhu tinggi untuk meminimumkan resapan bendasing logam.
• Kawalan atmosfera: Argon ketulenan 6N (dengan penulen dalam talian) menyekat penggabungan nitrogen; surih gas HCl/H₂ boleh diperkenalkan untuk meruapkan sebatian boron dan mengurangkan nitrogen, walaupun kepekatan H₂ memerlukan pengoptimuman untuk mengelakkan kakisan grafit.
• Piawaian peralatan: Relau sintesis mesti mencapai <10⁻⁴ Pa vakum asas, dengan protokol pemeriksaan kebocoran yang ketat.

2. Cabaran Pertumbuhan Kristal
Pertumbuhan SiC HPSI berkongsi keperluan ketulenan yang sama:

• Bahan suapan: Serbuk SiC ketulenan 6N+ dengan B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O di bawah had ambang, dan logam alkali minimum (Na/K).
• Sistem gas: Campuran argon/hidrogen 6N meningkatkan kerintangan.
• Peralatan: Pam molekul memastikan vakum ultratinggi (<10⁻⁶ Pa); pra-rawatan pijar dan pembersihan nitrogen adalah kritikal.

Inovasi Pemprosesan Substrat
Berbanding dengan silikon, kitaran pertumbuhan berpanjangan SiC dan tekanan yang wujud (menyebabkan keretakan/cipratan tepi) memerlukan pemprosesan lanjutan:

• Penghirisan laser: Meningkatkan hasil daripada 30 wafer (350 μm, gergaji dawai) kepada >50 wafer setiap boule 20 mm, dengan potensi penipisan 200μm. Masa pemprosesan menurun daripada 10–15 hari (gergaji dawai) kepada <20 min/wafer untuk kristal 8 inci.

3. Kerjasama Industri

Pasukan Orion Meta telah mempelopori penggunaan pandu gelombang SiC gred optik, memacu pelaburan R&D. Perkongsian utama termasuk:

• TankeBlue & MUDI Micro: Pembangunan bersama kanta pandu gelombang difraktif AR.
• Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL, & Kunyou Optoelektronik: Perikatan strategik untuk penyepaduan rantaian bekalan AI/AR.

Unjuran pasaran menganggarkan 500,000 unit AR berasaskan SiC setiap tahun menjelang 2027, menggunakan 250,000 substrat 6 inci (atau 125,000 8 inci). Trajektori ini menggariskan peranan transformatif SiC dalam optik AR generasi akan datang.

XKH pakar dalam membekalkan substrat SiC 4H-semi-penebat (4H-SEMI) berkualiti tinggi dengan diameter boleh disesuaikan antara 2-inci hingga 8-inci, disesuaikan untuk memenuhi keperluan aplikasi khusus dalam RF, elektronik kuasa dan optik AR/VR. Kekuatan kami termasuk bekalan volum yang boleh dipercayai, penyesuaian ketepatan (ketebalan, orientasi, kemasan permukaan) dan pemprosesan dalaman sepenuhnya daripada pertumbuhan kristal kepada penggilapan. Di luar 4H-SEMI, kami juga menawarkan substrat jenis 4H-N, 4H/6H-P dan 3C-SiC, menyokong pelbagai inovasi semikonduktor dan optoelektronik.