O le metotia o le ky crystal boule ingot safaira ua tupu aʻe

O le tioata boule ingot safaira ua tupu a'e i le auala ky Ata Fa'aalia

Fa'amatalaga Pupuu:

An safaira boule ua tupu a'eo se ingot safaira e tasi le tioata e gaosia sa'o mai le ogaumu tuputupu a'e ma sapalaiina a'o le'i faia le fa'agasologa lona lua e pei o le fa'atulagaina, tipiina, po'o le fa'apulusaina. E ofoina atu le ma'a'a tulaga ese, le le gaoioi o vaila'au, maualuga le mautu o le vevela, ma le lautele o le manino opitika mai le UV i le IR. O nei meatotino e avea ai ma mea amata lelei mo le gaosiga i lalo ifo o fa'amalama, wafers/substrates, tioata, ma ufiufi puipui. O fa'aoga masani e aofia ai vaega LED ma le laser, fa'amalama infrared/va'aia, uati e tete'e i le ofuina ma foliga o meafaigaluega, ma substrates mo RF, sensor, ma isi masini eletise. O Boules e masani ona fa'avasegaina e ala i le fa'atulagaina o tioata, lautele/umi, dislocation po'o le mafiafia o le fa'aletonu, tutusa o lanu, ma mea e aofia ai, fa'atasi ai ma auaunaga fa'aopoopo e avanoa mo le fa'atulagaina ma le tipiina e tusa ai ma fa'amatalaga a le tagata fa'atau.

Auina mai se imeli ia i matou

Fa'aaliga

Tulaga lelei o le ingota

tele o le ingota

Ata o le Ingot

Ata Auiliili

Aotelega

A safaira bouleo se tioata tele e tasi ua tupu a'e o le alumini oxide (Al₂O₃) e avea ma mea e fafaga ai i luga o le safaira, fa'amalama opitika, vaega e tete'e i le ofuina, ma le tipiina o ma'a taua.Ma'a'a Mohs 9, mautu lelei i le vevela(tulaga e liusuavai ai ~2050 °C), mamanino o le initanetimai le UV i le ogatotonu o le IR, o le safaira o le mea fa'avae lea e tatau ona i ai fa'atasi le tumau, mama, ma le lelei o le va'aiga.

Matou te tuʻuina atu ni boules safaira e leai ni lanu ma ua faʻapipiʻiina e gaosia e ala i metotia tuputupu aʻe ua faʻamaonia e le alamanuia, ua faʻaleleia moFa'amaumauga o le epitaxy o le GaN/AlGaN, opitika sa'o, mavaega tau alamanuia e maualuga le faʻatuatuaina.

Aiseā e te manaʻo ai i le Sapphire Boule mai ia i matou?

Tulaga muamua o le tioata:maualalo le mamafa i totonu, maualalo le aofaʻi o bubble/striae, pulea lelei o le faʻatulagaina mo le tipiina i lalo ma le epitaxy.
Fetuutuuna'i o le faagasologa:Filifiliga e fa'atupula'ia ai le KY/HEM/CZ/Verneuil e paleni ai le tele, le mamafa, ma le tau mo lau talosaga.
Fa'afanua e mafai ona fa'alauteleina:o ni polo fa'ata'amilomilo, foliga pei o le kāloti, po'o ni poloka e iai ni mafolafola fa'apitoa, togafitiga i fatu/pito, ma ni va'e fa'asino i ai.
E mafai ona su'eina & toe faia:faʻamaumauga o vaega, lipoti o fua, ma taʻiala taliaina e ogatasi ma au faʻamatalaga.

Tekinolosi Tuputupu Aʻe

KY (Kyropoulos):Boules tetele le lautele, e maualalo le mamafa; e sili ona fiafia i ai mo wafers ma optics epi-grade pe a taua le tutusa o le birefringence.
HEM (Metotia Fesuia'i Vevela):Lelei tele le fesuia'iga o le vevela ma le puleaina o le atuatuvale; e manaia mo mea va'ai mata mafiafia ma mea e fafaga ai epi taugata.
CZ (Czochralski):Pulea lelei o le fa'atulagaina ma le mafai ona toe gaosia; filifiliga lelei mo le tipiina faifai pea ma le maualuga o le fua.
Verneuil (Flame-Fusion):Tau aogā, maualuga le gaosiga; talafeagai mo mea va'ai manino lautele, vaega fa'ainisinia, ma ma'a taua.

Fa'atulagaga o le Kilisitala, Fa'ata'atiaga & Tele

Fa'atulagaga masani: c-plane (0001), vaalele-a (11-20), vaalele-r (1-102), m-plane (10-10); o lo'o maua va'alele fa'apitoa.
Sa'o le fa'asinomaga:≤ ±0.1° e ala i le Laue/XRD (fa'amau atili pe a talosagaina).
Foliga:boules fa'ata'amilomilo pe fa'a-karoti, poloka sikuea/fa'atafafā, ma la'au tootoo.
Tele masani o le teutusi: Ø30–220 mm, umi 50–400 mm(tele/laʻititi e faia e tusa ai ma le oka).
Fa'ailoga o le Fa'ai'uga/Fa'asinomaga:masini o fatu/pito o foliga, fa'asinomaga mafolafola/notches, ma fa'amaoniga mo le fa'atulagaina i lalo.

Meafaitino & Meatotino Va'aitino

Fa'atulagaga:Al₂O₃ e tasi le tioata, mama o mea mata ≥ 99.99%.
Mafiafia:~3.98 kalama/cm³
Faigata:Mohs 9
Fa'asinomaga o le fa'ata'ita'iga (589 nm): nₒ≈ 1.768,nₑ≈ 1.760 (uniaxial leaga; Δn ≈ 0.008)
Fa'amalama o le fesiitaiga: UV i le ~5 µm(e fa'alagolago i le mafiafia ma le leaga)
Fa'avevela (300 K):~25 W·m⁻¹·K⁻¹
CTE (20–300 °C):~5–8 × 10⁻⁶ /K (fa'alagolago i le fa'asinomaga)
Modulus a Young:~345 GPa
Eletise:E matuā fa'amamago (e masani ona ≥ 10¹⁴ Ω·cm le tete'e atu i le voluma)

Vasega ma Filifiliga

Vasega o le Epitaxy:O pupuni/striae e matuā maualalo ma fa'aitiitia ai le birefringence o le atuatuvale mo wafers GaN/AlGaN MOCVD e maualuga le fua (2–8 inisi ma luga atu i le tafe ifo).
Vasega Opitika:Maualuga le fesiitaiga i totonu ma le tutusa mo fa'amalama, tioata, ma va'aiga IR.
Vasega Lautele/Mekanika:O mea e fa'aaoga ai uati e malosi, taugofie ma taugofie mo tioata o uati, fa'amau, vaega e ofuina, ma pusa.
Fa'aaogaina o vaila'au fa'asaina/lanu:
- Leai se lanu(masani)
  Cr:Al₂O₃(rupi),Ti:Al₂O₃(Ti:sapphire) fa'atino
  Isi chromophores (Fe/Ti) pe a talosagaina

Talosaga

Semiconductor: Mea e fa'aaogaina mo GaN LEDs, micro-LEDs, power HEMTs, masini RF (mea e fa'aaoga ai le sapphire wafer).

Opitika & Photonics: Fa'amalama vevela maualuga/mamafa, va'aiga IR, fa'amalama pu laser, ufi mo le masini e iloa ai mea.

Tagata Fa'atau & Mea e Ofuina: Maa tioata o uati, ufi o tioata o le meapueata, ufi o le masini e iloa ai tamatamailima, vaega pito i fafo taugata.

Alamanuia ma Vaalele: Nozzles, nofoa valve, mama fa'amaufa'ailoga, fa'amalama puipui, ma pu e mata'ituina ai.

Tuputupu A'e o le Laser/Crystal: Ti:sapphire ma le ruby hosts mai boules ua fa'afefiloi.

Fa'amatalaga Va'aia (Masani, mo se fa'asinomaga)

Fa'atulagaga	Taua (Masani)
Fa'atulagaga	Al₂O₃ tioata e tasi (≥ 99.99% mama)
Fa'asinomaga	c / a / r / m (fa'apitoa pe a talosagaina)
Fa'asino Upu @ 589 nm	nₒ≈ 1.768,nₑ≈ 1.760
Fa'asalalauga o le Fa'asalalauga	~0.2–5 µm (e fa'alagolago i le mafiafia)
Fa'avevela o le Tafega	~25 W·m⁻¹·K⁻¹ (300 K)
CTE (20–300 °C)	~5–8 × 10⁻⁶/K
Modulus a Talavou	~345 GPa
Mafiafia	~3.98 kalama/cm³
Faigata	Mohs 9
Eletise	Fa'amama; tete'e o le voluma ≥ 10¹⁴ Ω·cm

Faiga o le Gaosiga o le Safaira Wafer

Tuputupu Aʻe o le Crystal
O le alumina mama maualuga (Al₂O₃) e fa'a'asu ma fa'atupuina i totonu o se tasi o tioata safaira e fa'aaoga ai leKyropoulos (KY) or Czochralski (CZ)metotia.
Fa'agasologa o Ingot
E masiniina le ingot i se foliga masani — o le tipiina, fa'atulaga o le lautele, ma le fa'agaoioia o le pito.
Tipiina
E tipiina le safaira i ni fasi manifinifi e fa'aaoga ai seili uaea taimane.
Lapping itu lua
E milimili itu uma e lua o le fasi falaoa e aveese ai maka o le ili ma maua ai le mafiafia tutusa.
Fa'asusu
E fa'avevela ia apa falaoa e fa'amamago aifa'asa'oloto le atuatuvale i totonuma fa'aleleia atili le tulaga lelei ma le manino o le tioata.
Fa'amama'i o le Pito
Ua fa'api'opi'o pito o le apa'au e puipuia ai mai le gau ma le māvaevae a'o fa'aauauina le faiga.
Fa'apipi'iina
E fa'apipi'i uamea manifinifi i luga o mea e amo ai po'o ni mea e uu ai mo le fa'apulusaina ma le siakiina sa'o.
DMP (Fa'apolopoloina Fa'amekanika Itulua)
E fa'apulusaina fa'amekanika luga o le apa'au e fa'aleleia ai le lamolemole.
CMP (Fa'apala Fa'amekanika Fa'akemikolo)
O se la'asaga fa'apala lelei e tu'ufa'atasia ai gaioiga fa'akemikolo ma fa'ainisinia e fatu ai sefoliga fa'ata.
Asiasiga Va'aia
E siaki e le aufaipisinisi po'o faiga fa'aautomatika mo ni fa'aletonu vaaia o le fogā'ele'ele.
Su'esu'ega o le Mafolafola
E fuaina le lamolemole ma le tutusa o le mafiafia ina ia mautinoa le sa'o lelei o fua.
Fa'amamaina o le RCA
O le fa'amamāina masani o vaila'au e aveese ai mea fa'alenatura, u'amea, ma mea leaga mai meaola ninii.
Fa'amamāina o le Fufulu
O le olo fa'amekanika e aveese ai vaega ninii o totoe.
Su'esu'ega o Fa'aletonu o le Luga
E iloa e le siaki fa'aola otometi ni fa'aletonu laiti e pei o ni maosi, pu, po'o ni mea ua pisia.

Tuputupu Aʻe o le Crystal
O le alumina mama maualuga (Al₂O₃) e fa'a'asu ma fa'atupuina i totonu o se tasi o tioata safaira e fa'aaoga ai leKyropoulos (KY) or Czochralski (CZ)metotia.
Fa'agasologa o Ingot
E masiniina le ingot i se foliga masani — o le tipiina, fa'atulaga o le lautele, ma le fa'agaoioia o le pito.
Tipiina
E tipiina le safaira i ni fasi manifinifi e fa'aaoga ai seili uaea taimane.
Lapping itu lua
E milimili itu uma e lua o le fasi falaoa e aveese ai maka o le ili ma maua ai le mafiafia tutusa.
Fa'asusu
E fa'avevela ia apa falaoa e fa'amamago aifa'asa'oloto le atuatuvale i totonuma fa'aleleia atili le tulaga lelei ma le manino o le tioata.
Fa'amama'i o le Pito
Ua fa'api'opi'o pito o le apa'au e puipuia ai mai le gau ma le māvaevae a'o fa'aauauina le faiga.
Fa'apipi'iina
E fa'apipi'i uamea manifinifi i luga o mea e amo ai po'o ni mea e uu ai mo le fa'apulusaina ma le siakiina sa'o.
DMP (Fa'apolopoloina Fa'amekanika Itulua)
E fa'apulusaina fa'amekanika luga o le apa'au e fa'aleleia ai le lamolemole.
CMP (Fa'apala Fa'amekanika Fa'akemikolo)
O se la'asaga fa'apala lelei e tu'ufa'atasia ai gaioiga fa'akemikolo ma fa'ainisinia e fatu ai sefoliga fa'ata.
Asiasiga Va'aia
E siaki e le aufaipisinisi po'o faiga fa'aautomatika mo ni fa'aletonu vaaia o le fogā'ele'ele.
Su'esu'ega o le Mafolafola
E fuaina le lamolemole ma le tutusa o le mafiafia ina ia mautinoa le sa'o lelei o fua.
Fa'amamaina o le RCA
O le fa'amamāina masani o vaila'au e aveese ai mea fa'alenatura, u'amea, ma mea leaga mai meaola ninii.
Fa'amamāina o le Fufulu
O le olo fa'amekanika e aveese ai vaega ninii o totoe.
Su'esu'ega o Fa'aletonu o le Luga
E iloa e le siaki fa'aola otometi ni fa'aletonu laiti e pei o ni maosi, pu, po'o ni mea ua pisia.

Safaira Boule (Al₂O₃ Kilisitala Tasi) — Fesili Masani

F1: O le ā le safaira boule?
A: O se tioata e tasi ua tupu a'e o le alumini oxide (Al₂O₃). O le "ingot" lea e fa'aaoga e fai ai ni safaira, fa'amalama opitika, ma vaega e tele ona ofuina.

F2: E fa'apefea ona fesoota'i le boule ma wafers po'o fa'amalama?
A: O le boule e fa'atulagaina → tipi → fa'apala → fa'apupula e gaosia ai ni wafer epi-grade po'o ni vaega opitika/mekanika. O le tutusa o le boule puna e matua a'afia ai lava le fua o le seleselega i lalo ifo.

F3: O a auala e ola ai o loʻo maua ma e faʻapefea ona eseese?
A: KY (Kyropoulos)maHEMfua tele,maualalo le atuatuvaleboules—e sili ona lelei mo epitaxy ma optics maualuluga.CZ (Czochralski)ofoina atu le lelei telepulea o le fa'asinomagama le tutusa o le tele i le tele.Verneuil (fa'afefiloi o le afi) is taugofiemo mea va'ai lautele ma maa taua.

Q4: O a fa'atulagaga e te tu'uina atu? O le a le sa'o e masani ai?
A: va'alele-c (0001), va'alele-a (11-20), va'alele-r (1-102), va'alele-m (10-10), ma agaifanua. E masani lava ona sa'o le fa'asinomaga≤ ±0.1°fa'amaonia e Laue/XRD (fa'amalosi atili pe a talosagaina).

Muamua: Meafaigaluega e ili ai uaea mo mea fai safaira/seramika/maamora i le tipiina fa'atulagaina/fa'alava/tele-uaea

Sosoo ai: Siosiomaga Matuia o le Fesiitaiga o le Malamalama i le Alava Opitika Safaira

Kilisitala Vasega-Opitika ma le Pulega Fa'atino o Mea Fa'asolo i totonu o le Fale

O a matou sapphire boules uma e gaosia evasega opitika, ma fa'amautinoaina le maualuga o le fesiitaiga, tutusa lelei, ma le maualalo o le aofia ai/bubble ma le dislocation densities mo optics ma electronics faigata. Matou te pulea le crystal orientation ma le birefringence mai le fatu i le boule, fa'atasi ai ma le mafai ona su'eina atoa le lot ma le tutusa i vaega ta'itasi. O fua, fa'atulagaga (c-, a-, r-plane), ma le tolerances e mafai ona fa'apitoa i ou mana'oga o le slicing/polishing downstream.
O le mea taua, so'o se meafaitino e le ausia tulaga fa'atulagaina e tatau onafa'agasolo atoa i totonu o le falee ala i se faiga fa'agasolo e fa'atapula'aina—fa'avasega, toe fa'aaogaina, ma lafoa'i ma le fa'aeteete—ina ia e maua ai le tulaga lelei fa'atuatuaina e aunoa ma le taulimaina po'o le mamafa o le tausisia o tulafono. O lenei auala e fa'aitiitia ai le lamatiaga, fa'apu'upu'u taimi e fa'atino ai, ma lagolagoina ai au sini fa'atumauina.

Fusi o le Mamafa o le Ingota (kg)	2″	4″	6 inisi	8 inisi	12 inisi	Fa'amatalaga
10–30	Talafeagai	Talafeagai	Fa'atapula'aina/mafai	E lē masani ai	E le'i fa'aaogaina	Tipiina i se vaega laiti; 6 inisi e fa'alagolago i le lautele/umi e mafai ona fa'aaogaina.
30–80	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Fa'atapula'aina/mafai	E lē masani ai	Aoga lautele; o nisi taimi e 8 inisi le lautele o fanua fa'ata'ita'i.
80–150	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	E lē masani ai	Paleni lelei mo le gaosiga e 6–8 inisi.
150–250	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Fa'atapula'aina/R&D	Lagolagoina fa'ata'ita'iga muamua e 12″ fa'atasi ai ma fa'amatalaga fa'apitoa.
250–300	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Fa'atapula'aina/fa'amaotiina lelei	Tele le voluma 8″; filifiliga o le 12″.
>300	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Talafeagai	Fua fa'atatau i le tuaoi; 12 inisi e mafai ona fa'atinoina ma le pulea lelei o le tutusa/fua.