Hablur nilam ditanam daripada serbuk alumina ketulenan tinggi dengan ketulenan >99.995%, menjadikannya kawasan permintaan terbesar untuk alumina ketulenan tinggi. Mereka mempamerkan kekuatan tinggi, kekerasan tinggi dan sifat kimia yang stabil, membolehkan mereka beroperasi dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kakisan dan kesan. Ia digunakan secara meluas dalam pertahanan negara, teknologi awam, mikroelektronik, dan bidang lain.
Daripada serbuk alumina ketulenan tinggi kepada kristal nilam
1. Aplikasi Utama Sapphire
Dalam sektor pertahanan, kristal nilam digunakan terutamanya untuk tingkap inframerah peluru berpandu. Peperangan moden memerlukan ketepatan tinggi dalam peluru berpandu, dan tingkap optik inframerah adalah komponen penting untuk mencapai keperluan ini. Memandangkan peluru berpandu mengalami haba aerodinamik yang kuat dan impak semasa penerbangan berkelajuan tinggi, bersama-sama dengan persekitaran pertempuran yang keras, radome mesti mempunyai kekuatan tinggi, rintangan hentaman, dan keupayaan untuk menahan hakisan daripada pasir, hujan, dan keadaan cuaca teruk yang lain. Kristal nilam, dengan transmisi cahaya yang sangat baik, sifat mekanikal yang unggul, dan ciri kimia yang stabil, telah menjadi bahan yang sesuai untuk tingkap inframerah peluru berpandu.
Substrat LED mewakili aplikasi terbesar nilam. Pencahayaan LED dianggap sebagai revolusi ketiga selepas lampu pendarfluor dan penjimatan tenaga. Prinsip LED melibatkan penukaran tenaga elektrik kepada tenaga cahaya. Apabila arus melalui semikonduktor, lubang dan elektron bergabung, membebaskan tenaga berlebihan dalam bentuk cahaya, akhirnya menghasilkan pencahayaan. Teknologi cip LED adalah berdasarkan wafer epitaxial, di mana bahan gas dimendapkan lapisan demi lapisan ke atas substrat. Bahan substrat utama termasuk substrat silikon, substrat silikon karbida, dan substrat nilam. Antaranya, substrat nilam menawarkan kelebihan ketara berbanding dua yang lain, termasuk kestabilan peranti, teknologi penyediaan matang, tidak menyerap cahaya boleh dilihat, penghantaran cahaya yang baik dan kos sederhana. Data menunjukkan bahawa 80% syarikat LED global menggunakan nilam sebagai bahan substrat mereka.
Selain aplikasi yang disebutkan di atas, kristal nilam juga digunakan dalam skrin telefon mudah alih, peranti perubatan, hiasan perhiasan, dan sebagai bahan tingkap untuk pelbagai instrumen pengesanan saintifik seperti kanta dan prisma.
2. Saiz dan Prospek Pasaran
Didorong oleh sokongan dasar dan senario aplikasi yang berkembang bagi cip LED, permintaan untuk substrat nilam dan saiz pasarannya dijangka mencapai pertumbuhan dua angka. Menjelang 2025, jumlah penghantaran substrat nilam diunjurkan mencecah 103 juta keping (ditukar kepada substrat 4 inci), mewakili peningkatan 63% berbanding 2021, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun (CAGR) sebanyak 13% dari 2021 hingga 2025. Saiz pasaran substrat nilam 202 bilion dijangka meningkat sebanyak 108% berbanding 2021, dengan CAGR sebanyak 20% dari 2021 hingga 2025. Sebagai "pendahulu" kepada substrat, saiz pasaran dan trend pertumbuhan kristal nilam adalah jelas.
3. Penyediaan Kristal Nilam
Sejak 1891, apabila ahli kimia Perancis Verneuil A. mencipta kaedah gabungan nyalaan untuk menghasilkan kristal permata tiruan buat kali pertama, kajian pertumbuhan kristal nilam tiruan telah menjangkau lebih satu abad. Dalam tempoh ini, kemajuan dalam sains dan teknologi telah mendorong penyelidikan meluas ke dalam teknik pertumbuhan nilam untuk memenuhi permintaan industri untuk kualiti kristal yang lebih tinggi, kadar penggunaan yang lebih baik dan mengurangkan kos pengeluaran. Pelbagai kaedah dan teknologi baharu telah muncul untuk mengembangkan kristal nilam, seperti kaedah Czochralski, kaedah Kyropoulos, kaedah pertumbuhan disuap filem (EFG) yang ditentukan tepi dan kaedah pertukaran haba (HEM).
3.1 Kaedah Czochralski untuk Menanam Kristal Nilam
Kaedah Czochralski, yang dipelopori oleh Czochralski J. pada tahun 1918, juga dikenali sebagai teknik Czochralski (disingkatkan sebagai kaedah Cz). Pada tahun 1964, Poladino AE dan Rotter BD mula-mula menggunakan kaedah ini untuk mengembangkan kristal nilam. Sehingga kini, ia telah menghasilkan sejumlah besar kristal nilam berkualiti tinggi. Prinsipnya melibatkan mencairkan bahan mentah untuk membentuk cair, kemudian mencelupkan biji kristal tunggal ke dalam permukaan cair. Disebabkan oleh perbezaan suhu pada antara muka pepejal-cecair, penyejukan super berlaku, menyebabkan leburan menjadi pejal pada permukaan benih dan mula menumbuhkan kristal tunggal dengan struktur kristal yang sama dengan benih. Biji benih ditarik perlahan-lahan ke atas sambil berputar pada kelajuan tertentu. Apabila benih ditarik, cair secara beransur-ansur memejal di antara muka, membentuk kristal tunggal. Kaedah ini, yang melibatkan penarikan kristal daripada cair, adalah salah satu teknik biasa untuk menyediakan kristal tunggal berkualiti tinggi.
Kelebihan kaedah Czochralski termasuk: (1) kadar pertumbuhan yang cepat, membolehkan pengeluaran kristal tunggal berkualiti tinggi dalam masa yang singkat; (2) kristal tumbuh pada permukaan cair tanpa sentuhan dengan dinding pijar, mengurangkan tekanan dalaman dengan berkesan dan meningkatkan kualiti kristal. Walau bagaimanapun, kelemahan utama kaedah ini ialah kesukaran mengembangkan kristal berdiameter besar, menjadikannya kurang sesuai untuk menghasilkan kristal bersaiz besar.
3.2 Kaedah Kyropoulos untuk Menanam Kristal Nilam
Kaedah Kyropoulos, yang dicipta oleh Kyropoulos pada tahun 1926 (disingkat sebagai kaedah KY), berkongsi persamaan dengan kaedah Czochralski. Ia melibatkan mencelupkan kristal benih ke dalam permukaan cair dan perlahan-lahan menariknya ke atas untuk membentuk leher. Setelah kadar pemejalan pada antara muka biji cair menjadi stabil, biji benih tidak lagi ditarik atau diputar. Sebaliknya, kadar penyejukan dikawal untuk membolehkan kristal tunggal memejal secara beransur-ansur dari atas ke bawah, akhirnya membentuk kristal tunggal.
Proses Kyropoulos menghasilkan kristal dengan kualiti tinggi, ketumpatan kecacatan rendah, besar, dan keberkesanan kos yang menguntungkan.
3.3 Kaedah Pertumbuhan Makan Filem (EFG) Tepi-Defined untuk Menanam Kristal Nilam
Kaedah EFG ialah teknologi pertumbuhan kristal berbentuk. Prinsipnya melibatkan meletakkan leburan takat lebur tinggi ke dalam acuan. Leburan ditarik ke bahagian atas acuan melalui tindakan kapilari, di mana ia menyentuh kristal benih. Apabila benih ditarik dan cair menjadi pejal, satu kristal terbentuk. Saiz dan bentuk tepi acuan mengehadkan dimensi kristal. Akibatnya, kaedah ini mempunyai had tertentu dan terutamanya sesuai untuk kristal nilam berbentuk seperti tiub dan profil berbentuk U.
3.4 Kaedah Pertukaran Haba (HEM) untuk Menanam Kristal Nilam
Kaedah pertukaran haba untuk menyediakan kristal nilam bersaiz besar telah dicipta oleh Fred Schmid dan Dennis pada tahun 1967. Sistem HEM mempunyai penebat haba yang sangat baik, kawalan bebas kecerunan suhu dalam cair dan kristal, dan kebolehkawalan yang baik. Ia agak mudah menghasilkan kristal nilam dengan kehelan rendah dan besar.
Kelebihan kaedah HEM termasuk ketiadaan pergerakan dalam mangkuk pijar, kristal dan pemanas semasa pertumbuhan, menghapuskan tindakan menarik seperti kaedah Kyropoulos dan Czochralski. Ini mengurangkan gangguan manusia dan mengelakkan kecacatan kristal yang disebabkan oleh gerakan mekanikal. Selain itu, kadar penyejukan boleh dikawal untuk meminimumkan tegasan haba dan mengakibatkan keretakan kristal dan kecacatan terkehel. Kaedah ini membolehkan pertumbuhan kristal bersaiz besar, agak mudah dikendalikan, dan mempunyai prospek pembangunan yang menjanjikan.
Dengan memanfaatkan kepakaran mendalam dalam pertumbuhan kristal nilam dan pemprosesan ketepatan, XKH menyediakan penyelesaian wafer nilam tersuai hujung-ke-hujung yang disesuaikan dengan aplikasi pertahanan, LED dan optoelektronik. Sebagai tambahan kepada nilam, kami membekalkan rangkaian penuh bahan semikonduktor berprestasi tinggi termasuk wafer silikon karbida (SiC), wafer silikon, komponen seramik SiC dan produk kuarza. Kami memastikan kualiti yang luar biasa, kebolehpercayaan dan sokongan teknikal merentas semua bahan, membantu pelanggan mencapai prestasi cemerlang dalam aplikasi industri dan penyelidikan termaju.
Masa siaran: 29 Ogos 2025