Optiese-graad silikonkarbied golfgeleier AR-brille: Voorbereiding van hoë-suiwerheid semi-isolerende substrate

Teen die agtergrond van die KI-rewolusie betree AR-brille geleidelik die publieke bewussyn. As 'n paradigma wat virtuele en werklike wêrelde naatloos kombineer, verskil AR-brille van VR-toestelle deur gebruikers toe te laat om beide digitaal geprojekteerde beelde en omgewingslig gelyktydig waar te neem. Om hierdie dubbele funksionaliteit te bereik – die projektering van mikroskermbeelde in die oë terwyl eksterne ligtransmissie behoue bly – gebruik optiese-graad silikonkarbied (SiC)-gebaseerde AR-brille 'n golfgeleier- (liggeleier-) argitektuur. Hierdie ontwerp maak gebruik van totale interne weerkaatsing om beelde oor te dra, analoog aan optiese vesel-transmissie, soos geïllustreer in die skematiese diagram.

Tipies kan een 6-duim hoë-suiwerheid semi-isolerende substraat 2 pare glase lewer, terwyl 'n 8-duim substraat 3-4 pare akkommodeer. Die gebruik van SiC-materiale bied drie kritieke voordele:

1. Uitsonderlike brekingsindeks (2.7): Maak 'n >80° volkleur-sigveld (FOV) met 'n enkele lenslaag moontlik, wat reënboogartefakte wat algemeen in konvensionele AR-ontwerpe voorkom, uitskakel.
2. Geïntegreerde driekleur (RGB) golfgeleier: Vervang meerlaagse golfgeleierstapels, wat die grootte en gewig van die toestel verminder.
3. Superieure termiese geleidingsvermoë (490 W/m·K): Verminder hitte-ophoping-geïnduseerde optiese degradasie.

Hierdie voordele het 'n sterk markvraag na SiC-gebaseerde AR-brille gedryf. Die optiese-graad SiC wat gebruik word, bestaan tipies uit hoë-suiwerheid semi-isolerende (HPSI) kristalle, waarvan die streng voorbereidingsvereistes bydra tot die huidige hoë koste. Gevolglik is die ontwikkeling van HPSI SiC-substrate van deurslaggewende belang.

1. Sintese van Semi-Isolerende SiC Poeier
Industriële produksie maak hoofsaaklik gebruik van hoëtemperatuur selfvoortplantingsintese (SHS), 'n proses wat noukeurige beheer vereis:

• Grondstowwe: 99.999% suiwer koolstof/silikonpoeiers met deeltjiegroottes van 10–100 μm.
• Kroesie-suiwerheid: Grafietkomponente ondergaan hoëtemperatuursuiwering om die diffusie van metaalonreinheid te verminder.
• Atmosfeerbeheer: 6N-suiwer argon (met inlyn-suiweraars) onderdruk stikstofinkorporasie; spoor HCl/H₂-gasse kan ingebring word om boorverbindings te vervlugtig en stikstof te verminder, hoewel H₂-konsentrasie optimalisering vereis om grafietkorrosie te voorkom.
• Toerustingstandaarde: Sintese-oonde moet 'n basisvakuum van <10⁻⁴ Pa bereik, met streng lekkontroleprotokolle.

2. Kristalgroei-uitdagings
HPSI SiC-groei deel soortgelyke suiwerheidsvereistes:

• Voerstof: 6N+-suiwerheid SiC-poeier met B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O onder drempelgrense, en minimale alkalimetale (Na/K).
• Gasstelsels: 6N argon/waterstofmengsels verbeter weerstand.
• Toerusting: Molekulêre pompe verseker ultrahoë vakuum (<10⁻⁶ Pa); voorbehandeling van die kroesie en stikstofsuiwering is krities.

Substraatverwerkingsinnovasies
In vergelyking met silikon, noodsaak SiC se langdurige groeisiklusse en inherente spanning (wat krake/randafskilfering veroorsaak) gevorderde verwerking:

• Lasersny: Verhoog die opbrengs van 30 wafers (350 μm, draadsaag) tot >50 wafers per 20 mm-boule, met die potensiaal vir 200 μm verdunning. Verwerkingstyd daal van 10–15 dae (draadsaag) tot <20 min/wafer vir 8-duim-kristalle.

3. Samewerking in die bedryf

Meta se Orion-span het baanbrekerswerk gedoen in die aanvaarding van optiese-graad SiC-golfleiers, wat navorsing- en ontwikkelingsbeleggings aangespoor het. Belangrike vennootskappe sluit in:

• TankeBlue & MUDI Micro: Gesamentlike ontwikkeling van AR diffraktiewe golfgeleierlense.
• Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL, en Kunyou Optoelectronics: Strategiese alliansie vir KI/AR-voorsieningskettingintegrasie.

Markprojeksies beraam dat daar teen 2027 jaarliks 500 000 SiC-gebaseerde AR-eenhede sal wees, wat 250 000 6-duim (of 125 000 8-duim) substrate sal verbruik. Hierdie trajek beklemtoon SiC se transformerende rol in volgende-generasie AR-optika.

XKH spesialiseer in die verskaffing van hoëgehalte 4H-semi-isolerende (4H-SEMI) SiC-substrate met aanpasbare diameters wat wissel van 2 duim tot 8 duim, aangepas om te voldoen aan spesifieke toepassingsvereistes in RF, kragelektronika en AR/VR-optika. Ons sterk punte sluit in betroubare volumevoorsiening, presisie-aanpassing (dikte, oriëntasie, oppervlakafwerking) en volledige interne verwerking van kristalgroei tot polering. Benewens 4H-SEMI bied ons ook 4H-N-tipe, 4H/6H-P-tipe en 3C-SiC-substrate, wat diverse halfgeleier- en opto-elektroniese innovasies ondersteun.