Kristal nilam ditumbuhkan daripada serbuk alumina berketulenan tinggi dengan ketulenan >99.995%, menjadikannya kawasan permintaan terbesar untuk alumina berketulenan tinggi. Ia mempamerkan kekuatan tinggi, kekerasan tinggi dan sifat kimia yang stabil, membolehkannya beroperasi dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kakisan dan hentaman. Ia digunakan secara meluas dalam pertahanan negara, teknologi awam, mikroelektronik dan bidang lain.
Daripada serbuk alumina berketulenan tinggi kepada kristal nilam
1. Aplikasi Utama Nilam
Dalam sektor pertahanan, kristal nilam digunakan terutamanya untuk tingkap inframerah peluru berpandu. Peperangan moden memerlukan ketepatan yang tinggi dalam peluru berpandu, dan tingkap optik inframerah merupakan komponen penting untuk mencapai keperluan ini. Memandangkan peluru berpandu mengalami haba aerodinamik yang kuat dan hentaman semasa penerbangan berkelajuan tinggi, berserta persekitaran pertempuran yang keras, radom mesti mempunyai kekuatan yang tinggi, rintangan hentaman, dan keupayaan untuk menahan hakisan daripada pasir, hujan, dan keadaan cuaca buruk yang lain. Kristal nilam, dengan penghantaran cahaya yang sangat baik, sifat mekanikal yang unggul, dan ciri kimia yang stabil, telah menjadi bahan yang ideal untuk tingkap inframerah peluru berpandu.
Substrat LED mewakili aplikasi nilam terbesar. 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, melepaskan tenaga berlebihan dalam bentuk cahaya, akhirnya menghasilkan pencahayaan. Teknologi cip LED adalah berdasarkan wafer epitaksi, 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 yang ketara berbanding dua yang lain, termasuk kestabilan peranti, teknologi penyediaan yang matang, ketidakserapan cahaya yang boleh dilihat, transmisi cahaya yang baik dan kos yang sederhana. Data menunjukkan bahawa 80% syarikat LED global menggunakan nilam sebagai bahan substrat mereka.
Selain aplikasi yang dinyatakan di atas, kristal nilam juga digunakan dalam skrin telefon bimbit, peranti perubatan, hiasan barang kemas 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 cip LED yang semakin berkembang, permintaan untuk substrat nilam dan saiz pasarannya dijangka mencapai pertumbuhan dua digit. Menjelang 2025, jumlah penghantaran substrat nilam diunjurkan mencapai 103 juta keping (ditukar kepada substrat 4 inci), mewakili peningkatan sebanyak 63% berbanding tahun 2021, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun (CAGR) sebanyak 13% dari tahun 2021 hingga 2025. Saiz pasaran substrat nilam dijangka mencapai ¥8 bilion menjelang 2025, peningkatan sebanyak 108% berbanding tahun 2021, dengan CAGR sebanyak 20% dari tahun 2021 hingga 2025. Sebagai "prekursor" kepada substrat, saiz pasaran dan trend pertumbuhan kristal nilam adalah jelas.
3. Penyediaan Kristal Nilam
Sejak tahun 1891, apabila ahli kimia Perancis Verneuil A. mencipta kaedah gabungan api 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 kos pengeluaran yang lebih rendah. Pelbagai kaedah dan teknologi baharu telah muncul untuk menumbuhkan kristal nilam, seperti kaedah Czochralski, kaedah Kyropoulos, kaedah pertumbuhan suapan filem takrif tepi (EFG) dan kaedah pertukaran haba (HEM).
3.1 Kaedah Czochralski untuk Menumbuhkan 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 pertama kali menggunakan kaedah ini untuk menumbuhkan kristal nilam. Sehingga kini, ia telah menghasilkan sejumlah besar kristal nilam berkualiti tinggi. Prinsipnya melibatkan pencairan bahan mentah untuk membentuk lelehan, kemudian mencelupkan satu biji kristal ke dalam permukaan lelehan. Disebabkan oleh perbezaan suhu pada antara muka pepejal-cecair, penyejukan lampau berlaku, menyebabkan lelehan memejal pada permukaan biji dan mula menumbuhkan satu kristal dengan struktur kristal yang sama seperti biji. Biji ditarik perlahan-lahan ke atas sambil berputar pada kelajuan tertentu. Semasa biji ditarik, lelehan secara beransur-ansur memejal pada antara muka, membentuk satu kristal. Kaedah ini, yang melibatkan penarikan kristal dari lelehan, adalah salah satu teknik biasa untuk menyediakan kristal tunggal berkualiti tinggi.
Kelebihan kaedah Czochralski termasuk: (1) kadar pertumbuhan yang cepat, membolehkan penghasilan kristal tunggal berkualiti tinggi dalam masa yang singkat; (2) kristal tumbuh di permukaan leburan tanpa bersentuhan dengan dinding mangkuk pijar, mengurangkan tekanan dalaman dengan berkesan dan meningkatkan kualiti kristal. Walau bagaimanapun, kelemahan utama kaedah ini ialah kesukaran dalam menumbuhkan kristal berdiameter besar, menjadikannya kurang sesuai untuk menghasilkan kristal bersaiz besar.
3.2 Kaedah Kyropoulos untuk Menumbuhkan Kristal Nilam
Kaedah Kyropoulos, yang dicipta oleh Kyropoulos pada tahun 1926 (disingkatkan sebagai kaedah KY), mempunyai persamaan dengan kaedah Czochralski. Ia melibatkan mencelupkan hablur biji benih ke dalam permukaan leburan dan perlahan-lahan menariknya ke atas untuk membentuk leher. Sebaik sahaja kadar pemejalan pada antara muka leburan-biji benih stabil, biji benih tidak lagi ditarik atau diputar. Sebaliknya, kadar penyejukan dikawal untuk membolehkan hablur tunggal memejal secara beransur-ansur dari atas ke bawah, akhirnya membentuk hablur tunggal.
Proses Kyropoulos menghasilkan kristal dengan kualiti tinggi, ketumpatan kecacatan yang rendah, besar, dan keberkesanan kos yang baik.
3.3 Kaedah Pertumbuhan Makanan Filem Takrifan Tepi (EFG) untuk Menumbuhkan 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 bersentuhan dengan kristal biji benih. Apabila biji benih ditarik dan leburan memejal, satu kristal terbentuk. Saiz dan bentuk tepi acuan mengehadkan dimensi kristal. Oleh itu, kaedah ini mempunyai batasan tertentu dan terutamanya sesuai untuk kristal nilam berbentuk seperti tiub dan profil berbentuk U.
3.4 Kaedah Pertukaran Haba (HEM) untuk Menumbuhkan 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 leburan dan kristal, dan kebolehkawalan yang baik. Ia agak mudah menghasilkan kristal nilam dengan kehelan yang rendah dan besar.
Kelebihan kaedah HEM termasuk ketiadaan pergerakan dalam mangkuk pijar, kristal dan pemanas semasa pertumbuhan, menghapuskan tindakan tarikan seperti yang terdapat dalam 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 tekanan haba dan kecacatan keretakan dan kehelan kristal yang terhasil. Kaedah ini membolehkan pertumbuhan kristal bersaiz besar, agak mudah dikendalikan dan mempunyai prospek pembangunan yang cerah.
Memanfaatkan kepakaran mendalam dalam pertumbuhan kristal nilam dan pemprosesan ketepatan, XKH menyediakan penyelesaian wafer nilam tersuai hujung ke hujung yang disesuaikan untuk aplikasi pertahanan, LED dan optoelektronik. Selain nilam, kami membekalkan pelbagai jenis bahan semikonduktor berprestasi tinggi termasuk wafer silikon karbida (SiC), wafer silikon, komponen seramik SiC dan produk kuarza. Kami memastikan kualiti, kebolehpercayaan dan sokongan teknikal yang luar biasa merentasi semua bahan, membantu pelanggan mencapai prestasi cemerlang dalam aplikasi perindustrian dan penyelidikan termaju.
Masa siaran: 29 Ogos 2025