พื้นผิวแซฟไฟร์
คำอธิบาย
ผลึกเดี่ยวแซฟไฟร์ (Al2O3) เป็นวัสดุอเนกประสงค์ที่ยอดเยี่ยมมีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง นำความร้อนได้ดี มีความแข็งสูง มีการส่งผ่านอินฟราเรด และมีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาของอุตสาหกรรม การป้องกันประเทศ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ (เช่น หน้าต่างอินฟราเรดอุณหภูมิสูง)ในขณะเดียวกันก็เป็นวัสดุพื้นผิวผลึกเดี่ยวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารตั้งต้นตัวเลือกแรกในอุตสาหกรรมไดโอดเปล่งแสง (LED) สีน้ำเงิน สีม่วง สีขาว และเลเซอร์สีน้ำเงิน (LD) ในปัจจุบัน (ฟิล์มแกลเลียมไนไตรด์จะต้องอยู่นอกเหนือพื้นผิวแซฟไฟร์ก่อน) และยังเป็นตัวนำยิ่งยวดที่สำคัญอีกด้วย สารตั้งต้นของฟิล์มนอกจากระบบ Y, ระบบ La และฟิล์มตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงอื่นๆ แล้ว ยังสามารถใช้เพื่อขยายฟิล์มตัวนำยิ่งยวด MgB2 (แมกนีเซียมไดโบไรด์) ในทางปฏิบัติใหม่ได้ (โดยปกติแล้วซับสเตรตผลึกเดี่ยวจะถูกสึกกร่อนทางเคมีระหว่างการผลิต MgB2 ภาพยนตร์)
คุณสมบัติ
| ความบริสุทธิ์ของคริสตัล | > 99.99% |
| จุดหลอมเหลว (℃) | 2040 |
| ความหนาแน่น (ก./ซม3) | 3.98 |
| ความแข็ง (โม) | 9 |
| การขยายตัวทางความร้อน | 7.5 (x10-6/oC) |
| ความร้อนจำเพาะ | 0.10 (แคล/โอC) |
| การนำความร้อน | 46.06 @ 0oค 25.12 @ 100oค, 12.56 @ 400oC ( W/(เอ็มเค) ) |
| ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก | ~ 9.4 @300K ที่แกน A ~ 11.58@ 300K ที่แกน C |
| สูญเสียแทนเจนต์ที่ 10 GHz | < 2x10-5ที่แกน A <5 x10-5ที่แกน C |
คำจำกัดความของพื้นผิวแซฟไฟร์
สารตั้งต้นแซฟไฟร์หมายถึงวัสดุผลึกโปร่งใสที่ทำจากอะลูมิเนียมออกไซด์ผลึกเดี่ยว (Al2O3)คำว่า "ไพลิน" มักใช้เพื่ออธิบายความหลากหลายของอัญมณีคอรันดัม ซึ่งโดยปกติจะเป็นสีน้ำเงินอย่างไรก็ตาม ในแง่ของซับสเตรต แซฟไฟร์หมายถึงคริสตัลที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ปลูกโดยมนุษย์ ไม่มีสี และมีความบริสุทธิ์สูง ซึ่งนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลายต่อไปนี้เป็นประเด็นสำคัญบางประการเกี่ยวกับซับสเตรตแซฟไฟร์:
1. โครงสร้างผลึก: แซฟไฟร์มีโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยมซึ่งมีอะตอมของอะลูมิเนียมและอะตอมของออกซิเจนเรียงตัวซ้ำกันมันเป็นของระบบคริสตัลสามเหลี่ยม
2. ความแข็งสูง: แซฟไฟร์เป็นหนึ่งในวัสดุที่แข็งที่สุดที่รู้จัก โดยมีความแข็ง Mohs อยู่ที่ 9 ทำให้มีความทนทานต่อการขีดข่วนและการเสียดสีสูง ทำให้มีความทนทานและอายุการใช้งานยาวนานในการใช้งาน
3. การส่งผ่านแสง: แซฟไฟร์มีการส่งผ่านแสงที่ดีเยี่ยม โดยเฉพาะในบริเวณที่มองเห็นได้และบริเวณที่มีแสงอินฟราเรดใกล้สามารถส่งแสงได้ตั้งแต่ประมาณ 180 นาโนเมตรถึง 5500 นาโนเมตร ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานด้านออปติคอลและออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลาย
4. คุณสมบัติทางความร้อนและทางกล: แซฟไฟร์มีคุณสมบัติทางความร้อนและทางกลที่ดี มีจุดหลอมเหลวสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ และมีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมสามารถทนต่ออุณหภูมิสูง ความเค้นเชิงกล และการหมุนเวียนของความร้อน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูงและกำลังสูง
5. ความเสถียรทางเคมี: แซฟไฟร์มีความเสถียรทางเคมีสูงและสามารถต้านทานกรด ด่าง และตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่ได้คุณสมบัตินี้รับประกันความทนทานและความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงต่างๆ
6. คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้า: แซฟไฟร์เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องการการแยกทางไฟฟ้าหรือฉนวน
7. การใช้งาน: พื้นผิวแซฟไฟร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในออปโตอิเล็กทรอนิกส์, เซมิคอนดักเตอร์, ไดโอดเปล่งแสง, ไดโอดเลเซอร์, หน้าต่างแสง, คริสตัลนาฬิกาและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
พื้นผิวแซฟไฟร์มีคุณค่าอย่างมากจากการผสมผสานระหว่างคุณสมบัติทางแสง ทางกล ความร้อน และทางเคมีคุณสมบัติของวัสดุที่โดดเด่นทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานสูง ความชัดเจนของแสงสูง ฉนวนไฟฟ้า และความต้านทานต่อองค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อม
