As bolachas de safira, conhecidas por suas propriedades excepcionais, tornaram -se indispensáveis em várias indústrias de alta tecnologia. Como fornecedor líder de bolachas de safira, muitas vezes me perguntam sobre a estrutura cristalina das bolachas de safira. Neste blog, vou me aprofundar nos detalhes da estrutura cristalina das bolachas de safira, explorando suas características únicas e as implicações que ela tem para o desempenho e as aplicações dessas bolachas.
A composição química da safira
A safira é uma forma cristalina de óxido de alumínio ((al_ {2} o_ {3})), que também é conhecido como corundum. É um mineral que ocorre naturalmente que pode ser encontrado em vários locais ao redor do mundo. A forma pura de (Al_ {2} O_ {3}) é incolor, mas quantidades de rastreamento de outros elementos podem dar a Sapphire suas cores características. Por exemplo, a presença de cromo na rede de cristal resulta na cor vermelha dos rubis, que também são uma variedade de corundos.
Estrutura cristalina de safira
A safira possui uma estrutura cristalina hexagonal, pertencente especificamente ao sistema trigonal com um grupo espacial de (r \ overline {3} c). Nesta estrutura, os íons de alumínio ((al^{3 +})) são coordenados octaedralmente com o oxigênio ((o^{2-})) íons e os íons de oxigênio formam um arranjo hexagonal fechado (HCP). Cada íon de alumínio é cercado por seis íons de oxigênio e cada íon de oxigênio é cercado por quatro íons de alumínio.
A célula unitária da safira contém duas unidades de fórmula de (al_ {2} o_ {3}). Os parâmetros da rede da célula unitária hexagonal são (a = b \ neq c) e (\ alpha = \ beta = 90^{\ circ}), (\ gamma = 120^{\ circ}). O valor de (a) é de aproximadamente 4,758 Å, e o valor de (c) é de aproximadamente 12,991 Å.
A estrutura cristalina da safira é altamente ordenada, o que contribui para suas excelentes propriedades físicas e químicas. As fortes ligações covalentes e iônicas entre os íons de alumínio e oxigênio resultam em uma estrutura rígida e rígida. Isso faz da Sapphire um dos materiais mais difíceis da Terra, perdendo apenas para o diamante.
Implicações da estrutura cristalina nas propriedades
Dureza e força mecânica
A estrutura cristalina hexagonal e a forte ligação entre os átomos nas bolachas de safira lhes proporcionam dupla dureza e força mecânica. A safira tem uma dureza MOHS de 9, o que significa que é extremamente resistente a arranhões e abrasão. Essa propriedade torna as bilhetes de safira ideais para aplicações onde a resistência ao desgaste é crucial, como na fabricação de cristais de relógios, janelas ópticas e equipamentos de processamento de semicondutores.
Propriedades térmicas
A estrutura cristalina ordenada também influencia as propriedades térmicas da safira. A safira possui uma condutividade térmica relativamente alta, o que permite dissipar o calor com eficiência. Isso é benéfico em aplicações em que o gerenciamento de calor é importante, como em diodos emissores de alta luz de energia (LEDs) e laser. O coeficiente de expansão térmica da safira é relativamente baixo e anisotrópico, o que significa que ele se expande de maneira diferente em direções diferentes. Essa propriedade precisa ser considerada ao usar bolachas de safira em aplicações onde a estabilidade dimensional é crítica.
Propriedades ópticas
A estrutura cristalina da safira oferece excelentes propriedades ópticas. A safira é transparente em uma ampla gama de comprimentos de onda, do ultravioleta ao infravermelho. Possui um alto índice de refração, que permite dobrar a luz de maneira eficaz. Essas propriedades ópticas tornam as bolachas de safira adequadas para uso em componentes ópticos, como lentes, prismas e janelas ópticas.
Aplicações de bolachas de safira com base na estrutura cristalina
Indústria de semicondutores
Na indústria de semicondutores, as bolachas de safira são amplamente utilizadas como substratos para o crescimento de filmes finos de nitreto de gálio (GaN). A estrutura cristalina hexagonal de safira fornece uma boa partida de treliça com GaN, que permite um crescimento epitaxial de alta qualidade. Dispositivos baseados em GaN, como transistores de mobilidade alto - elétrons (HEMTs) e LEDs, têm excelente desempenho devido ao crescimento de alta qualidade nos substratos de safira. Nós oferecemosWaffer de safira de 4 polegadas, Assim,Waffer de safira de 6 polegadas, eWaffer de safira de 8 polegadaspara aplicações semicondutores.
Óptica e fotônica
As bolachas de safira também são amplamente utilizadas em aplicações ópticas e fotônicas. Suas excelentes propriedades ópticas, combinadas com sua dureza e estabilidade térmica, as tornam ideais para uso em lentes ópticas, janelas e prismas. As janelas de safira são comumente usadas em ambientes agressivos, onde são necessárias alta resistência à temperatura, resistência química e resistência a arranhões, como em aplicações aeroespacial e de defesa.
Desgaste - componentes resistentes
Devido à sua alta dureza e resistência ao desgaste, as bolachas de safira são usadas na fabricação de componentes resistentes ao desgaste. Por exemplo, os rolamentos de safira são usados em instrumentos e relógios de precisão, onde podem reduzir o atrito e aumentar a vida útil do dispositivo.
Conclusão
Em conclusão, a estrutura cristalina das bolachas de safira, uma estrutura hexagonal de (Al_ {2} o_ {3}), é a chave para suas propriedades excelentes. A forte ligação e o arranjo ordenado dos átomos resultam em alta dureza, excelentes propriedades térmicas e ópticas e boa resistência mecânica. Essas propriedades tornam as bolachas de safira adequadas para uma ampla gama de aplicações nas indústrias de componentes semicondutores, ópticos e de desgaste.
Como fornecedor de bolachas de safira, estamos comprometidos em fornecer bolachas de safira de alta qualidade com controle preciso da estrutura e propriedades do cristal. Se você estiver interessado em nossos produtos ou tiver alguma dúvida sobre as bolachas de safira, não hesite em entrar em contato conosco para mais discussões e negociações de compras.
Referências
- Nassau, K. (1980). Gems feitos pelo homem. John Wiley & Sons.
- Sze, SM, & Ng, KK (2007). Física de dispositivos semicondutores. John Wiley & Sons.
- Kittel, C. (2005). Introdução à física de estado sólido. John Wiley & Sons.