Με φόντο την επανάσταση της τεχνητής νοημοσύνης, τα γυαλιά AR εισέρχονται σταδιακά στη δημόσια συνείδηση. Ως παράδειγμα που συνδυάζει άψογα τον εικονικό και τον πραγματικό κόσμο, τα γυαλιά AR διαφέρουν από τις συσκευές VR επιτρέποντας στους χρήστες να αντιλαμβάνονται ταυτόχρονα τόσο ψηφιακά προβαλλόμενες εικόνες όσο και το φως του περιβάλλοντος. Για να επιτευχθεί αυτή η διπλή λειτουργικότητα -προβολή εικόνων μικροοθόνης στα μάτια διατηρώντας παράλληλα την εξωτερική μετάδοση φωτός- τα γυαλιά AR οπτικής ποιότητας που βασίζονται σε καρβίδιο του πυριτίου (SiC) χρησιμοποιούν μια αρχιτεκτονική κυματοδηγού (φωτοδηγός). Αυτός ο σχεδιασμός αξιοποιεί την ολική εσωτερική ανάκλαση για τη μετάδοση εικόνων, ανάλογη με τη μετάδοση μέσω οπτικών ινών, όπως φαίνεται στο σχηματικό διάγραμμα.
Συνήθως, ένα ημιμονωτικό υπόστρωμα υψηλής καθαρότητας 6 ιντσών μπορεί να αποδώσει 2 ζεύγη γυαλιών, ενώ ένα υπόστρωμα 8 ιντσών μπορεί να φιλοξενήσει 3-4 ζεύγη. Η υιοθέτηση υλικών SiC προσφέρει τρία κρίσιμα πλεονεκτήματα:
- Εξαιρετικός δείκτης διάθλασης (2,7): Επιτρέπει οπτικό πεδίο πλήρους χρώματος (FOV) >80° με μία μόνο στρώση φακού, εξαλείφοντας τα φαινόμενα του ουράνιου τόξου που είναι συνηθισμένα σε συμβατικά σχέδια επαυξημένης πραγματικότητας (AR).
- Ενσωματωμένος τρίχρωμος (RGB) κυματοδηγός: Αντικαθιστά τις στοίβες κυματοδηγών πολλαπλών στρώσεων, μειώνοντας το μέγεθος και το βάρος της συσκευής.
- Ανώτερη θερμική αγωγιμότητα (490 W/m·K): Μετριάζει την οπτική υποβάθμιση που προκαλείται από τη συσσώρευση θερμότητας.
Αυτά τα πλεονεκτήματα έχουν οδηγήσει σε ισχυρή ζήτηση στην αγορά για γυαλιά AR με βάση το SiC. Το οπτικής ποιότητας SiC που χρησιμοποιείται συνήθως αποτελείται από ημιμονωτικούς κρυστάλλους υψηλής καθαρότητας (HPSI), των οποίων οι αυστηρές απαιτήσεις προετοιμασίας συμβάλλουν στο τρέχον υψηλό κόστος. Κατά συνέπεια, η ανάπτυξη υποστρωμάτων HPSI SiC είναι καθοριστική.
1. Σύνθεση ημιμονωτικής σκόνης SiC
Η παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα χρησιμοποιεί κυρίως αυτοδιαδιδόμενη σύνθεση υψηλής θερμοκρασίας (SHS), μια διαδικασία που απαιτεί σχολαστικό έλεγχο:
- Πρώτες ύλες: Σκόνες άνθρακα/πυριτίου 99,999% καθαρού τύπου με μέγεθος σωματιδίων 10–100 μm.
- Καθαρότητα χωνευτηρίου: Τα συστατικά γραφίτη υποβάλλονται σε καθαρισμό υψηλής θερμοκρασίας για την ελαχιστοποίηση της διάχυσης μεταλλικών ακαθαρσιών.
- Έλεγχος ατμόσφαιρας: Το αργόν καθαρότητας 6N (με ενσωματωμένους καθαριστές) καταστέλλει την ενσωμάτωση αζώτου. Ίχνη αερίων HCl/H₂ μπορούν να εισαχθούν για την εξάτμιση των ενώσεων βορίου και τη μείωση του αζώτου, αν και η συγκέντρωση H₂ απαιτεί βελτιστοποίηση για την πρόληψη της διάβρωσης από γραφίτη.
- Πρότυπα εξοπλισμού: Οι φούρνοι σύνθεσης πρέπει να επιτυγχάνουν βασικό κενό <10⁻⁴ Pa, με αυστηρά πρωτόκολλα ελέγχου διαρροών.
2. Προκλήσεις στην ανάπτυξη κρυστάλλων
Η ανάπτυξη HPSI SiC έχει παρόμοιες απαιτήσεις καθαρότητας:
- Πρώτη ύλη: Σκόνη SiC καθαρότητας 6N+ με B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O κάτω από τα όρια και ελάχιστα αλκαλιμέταλλα (Na/K).
- Συστήματα αερίου: Τα μείγματα αργού/υδρογόνου 6N ενισχύουν την ειδική αντίσταση.
- Εξοπλισμός: Οι μοριακές αντλίες εξασφαλίζουν εξαιρετικά υψηλό κενό (<10⁻⁶ Pa). Η προεπεξεργασία του χωνευτηρίου και ο καθαρισμός με άζωτο είναι κρίσιμα.
Καινοτομίες στην Επεξεργασία Υποστρωμάτων
Σε σύγκριση με το πυρίτιο, οι παρατεταμένοι κύκλοι ανάπτυξης του SiC και η εγγενής καταπόνηση (που προκαλεί ρωγμές/ξεφλούδισμα στις άκρες) απαιτούν προηγμένη επεξεργασία:
- Τεμαχισμός με λέιζερ: Αυξάνει την απόδοση από 30 πλακίδια (350 μm, πριόνι σύρματος) σε >50 πλακίδια ανά σφαιρίδιο 20 mm, με δυνατότητα λέπτυνσης 200 μm. Ο χρόνος επεξεργασίας μειώνεται από 10-15 ημέρες (πριόνι σύρματος) σε <20 λεπτά/πλακέτα για κρυστάλλους 8 ιντσών.
3. Συνεργασίες με τον Κλάδο
Η ομάδα Orion της Meta έχει πρωτοπορήσει στην υιοθέτηση κυματοδηγών SiC οπτικής ποιότητας, ωθώντας επενδύσεις σε έρευνα και ανάπτυξη. Οι βασικές συνεργασίες περιλαμβάνουν:
- TankeBlue & MUDI Micro: Κοινή ανάπτυξη φακών περιθλατικών κυματοδηγών AR.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL, & Kunyou Optoelectronics: Στρατηγική συμμαχία για την ολοκλήρωση της εφοδιαστικής αλυσίδας Τεχνητής Νοημοσύνης/Επαυξημένης Πραγματικότητας.
Οι προβλέψεις της αγοράς εκτιμούν 500.000 μονάδες επαυξημένης πραγματικότητας (AR) με βάση το SiC ετησίως έως το 2027, οι οποίες θα καταναλώνουν 250.000 υποστρώματα 6 ιντσών (ή 125.000 8 ιντσών). Αυτή η πορεία υπογραμμίζει τον μετασχηματιστικό ρόλο του SiC στα οπτικά επαυξημένης πραγματικότητας επόμενης γενιάς.
Η XKH ειδικεύεται στην προμήθεια υψηλής ποιότητας υποστρωμάτων 4H-ημιμονωτικών (4H-SEMI) SiC με προσαρμόσιμες διαμέτρους που κυμαίνονται από 2 έως 8 ίντσες, προσαρμοσμένα στις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογών σε RF, ηλεκτρονικά ισχύος και οπτικά AR/VR. Τα δυνατά μας σημεία περιλαμβάνουν αξιόπιστη προμήθεια όγκου, ακριβή προσαρμογή (πάχος, προσανατολισμός, φινίρισμα επιφάνειας) και πλήρη εσωτερική επεξεργασία από την ανάπτυξη κρυστάλλων έως τη στίλβωση. Πέρα από το 4H-SEMI, προσφέρουμε επίσης υποστρώματα τύπου 4H-N, τύπου 4H/6H-P και 3C-SiC, υποστηρίζοντας ποικίλες καινοτομίες ημιαγωγών και οπτοηλεκτρονικών.
Ώρα δημοσίευσης: 08 Αυγούστου 2025