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Méthodes de préparation des monocristaux de SiC : focus sur la méthode PVT   Les principales méthodes de préparation des monocristaux de carbure de silicium (SiC) comprennent le transport physique en phase vapeur (PVT), la croissance par solution avec ensemencement supérieur (TSSG) et le dépôt chimique en phase vapeur à haute température (HT-CVD). Parmi celles-ci, la méthode PVT est la plus largement adoptée dans la production industrielle en raison de la simplicité de son équipement, de sa facilité de contrôle, du coût relativement faible de l'équipement et des dépenses d'exploitation.     Technologies clés dans la croissance PVT des cristaux de SiC Schéma de la structure de croissance PVT       Les considérations clés pour la croissance des cristaux de SiC en utilisant la méthode du transport physique en phase vapeur (PVT) comprennent :   Pureté des matériaux en graphite dans le champ thermique La teneur en impuretés des pièces en graphite doit être inférieure à 5×10⁻⁶, et la teneur en impuretés dans le feutre isolant doit être inférieure à 10×10⁻⁶. Les concentrations de bore (B) et d'aluminium (Al) doivent être inférieures à 0,1×10⁻⁶.   Sélection correcte de la polarité du cristal de semence La face C (0001) est adaptée à la croissance des cristaux 4H-SiC. La face Si (0001) est adaptée à la croissance des cristaux 6H-SiC.   Utilisation de cristaux de semence hors axe Les semences hors axe modifient la symétrie de croissance et aident à réduire la formation de défauts dans le cristal.   Bon processus de liaison des cristaux de semence Assure la stabilité mécanique et l'uniformité pendant le processus de croissance.   Interface de croissance stable pendant le processus Le maintien d'une interface solide-gaz stable est crucial pour la formation de cristaux de haute qualité.     Technologies critiques pour la croissance des cristaux de SiC   Technologie de dopage dans la poudre de SiC Le dopage au cérium (Ce) dans la poudre source favorise la croissance stable des cristaux 4H-SiC monophasés. Les avantages incluent une augmentation du taux de croissance, une amélioration du contrôle de l'orientation, une réduction des impuretés et des défauts, ainsi qu'une amélioration de la stabilité monophasée et de la qualité des cristaux. Il aide également à supprimer l'érosion du dos et améliore la monocristallinité.   Contrôle des gradients thermiques axiaux et radiaux Le gradient thermique axial affecte la stabilité des polytypes et l'efficacité de la croissance. De faibles gradients peuvent entraîner des polytypes indésirables et une réduction du transport de matière. Des gradients axiaux et radiaux appropriés assurent une croissance rapide et une qualité de cristal stable.   Contrôle des dislocations du plan basal (BPD) Les BPD sont causées par une contrainte de cisaillement dépassant la contrainte de cisaillement critique du SiC. Ces défauts se forment pendant les étapes de croissance et de refroidissement en raison de l'activation du système de glissement. La réduction des contraintes internes minimise la formation de BPD.   Contrôle du rapport de composition de la phase gazeuse Un rapport carbone/silicium plus élevé dans la phase gazeuse aide à supprimer la conversion des polytypes. Il réduit le grand empilement de marches, maintient les informations de la surface de croissance et améliore la stabilité des polytypes.   ​   Contrôle de la croissance à faible contrainte Les contraintes internes entraînent une flexion du réseau, des fissures du cristal et une augmentation des BPD, ce qui a un impact négatif sur l'épitaxie et les performances des dispositifs. Les principales stratégies de réduction des contraintes comprennent :   L'optimisation du champ thermique et des paramètres de processus pour se rapprocher de la croissance à l'équilibre.   La refonte de la structure du creuset pour permettre la dilatation libre du cristal.   L'ajustement des méthodes de liaison des semences, par exemple, en laissant un espace de 2 mm entre la semence et le support en graphite pour tenir compte des différences de dilatation thermique.   Le contrôle du recuit post-croissance, y compris le refroidissement in situ du four et les paramètres de recuit optimisés pour libérer les contraintes résiduelles.     Tendances de développement de la technologie de croissance des cristaux de SiC   À l'avenir, la croissance de monocristaux de SiC de haute qualité progressera dans les directions suivantes :   Taille de plaquette plus grande Le diamètre des plaquettes de SiC est passé de quelques millimètres à 6 pouces, 8 pouces, et même 12 pouces. Les plaquettes plus grandes améliorent l'efficacité de la production, réduisent les coûts et répondent aux exigences des dispositifs haute puissance.   Qualité supérieure Bien que la qualité des cristaux de SiC se soit considérablement améliorée, des défauts tels que les micropipes, les dislocations et les impuretés persistent. L'élimination de ces défauts est essentielle pour garantir les performances et la fiabilité des dispositifs.   Coût inférieur Le coût élevé actuel des cristaux de SiC limite leur adoption généralisée. Des réductions de coûts peuvent être obtenues grâce à l'optimisation des processus, à l'amélioration de l'efficacité et à des matières premières moins chères.     Conclusion : La croissance de monocristaux de SiC de haute qualité est un domaine clé de la recherche sur les matériaux semi-conducteurs. Grâce aux progrès technologiques continus, les techniques de croissance des cristaux de SiC évolueront davantage, jetant ainsi des bases solides pour son application dans l'électronique haute température, haute fréquence et haute puissance.   Nos produits :  

Aperçu complet des céramiques avancées utilisées dans les équipements de semi-conducteurs   Les composants céramiques de précision sont des éléments essentiels dans les équipements de base pour les principaux processus de fabrication de semi-conducteurs tels que la photolithographie, la gravure, le dépôt de couches minces, l'implantation ionique et le CMP. Ces pièces—notamment les roulements, les rails de guidage, les revêtements de chambre, les porte-plaquettes électrostatiques et les bras robotiques—sont particulièrement critiques à l'intérieur des chambres de traitement, où elles assurent des fonctions telles que le support, la protection et le contrôle du débit. Cet article fournit un aperçu systématique de la manière dont les céramiques de précision sont appliquées dans les principaux équipements de fabrication de semi-conducteurs.       Processus Front-End : Céramiques de précision dans les équipements de fabrication de plaquettes 1. Équipement de photolithographie   Pour garantir une grande précision de traitement dans les systèmes de photolithographie avancés, une large gamme de composants céramiques avec une excellente multifonctionnalité, une stabilité structurelle, une résistance thermique et une précision dimensionnelle est utilisée. Ceux-ci incluent les porte-plaquettes électrostatiques, les porte-plaquettes à vide, les blocs, les bases magnétiques refroidies à l'eau, les réflecteurs, les rails de guidage, les plateaux et les porte-masques.   Principaux composants céramiques : Porte-plaquette électrostatique, table de mouvement   Matériaux principaux :Porte-plaquettes électrostatiques : Alumine (Al₂O₃), Nitrure de silicium (Si₃N₄), Tables de mouvement : Céramiques de cordiérite, carbure de silicium (SiC)   Défis techniques : Conception de structure complexe, contrôle des matières premières et frittage, gestion de la température et usinage de haute précision. Le système de matériaux des tables de mouvement de lithographie est crucial pour obtenir une grande précision et une grande vitesse de balayage. Les matériaux doivent présenter une rigidité spécifique élevée et une faible dilatation thermique pour résister aux mouvements à grande vitesse avec une distorsion minimale—améliorant ainsi le débit et maintenant la précision.       2. Équipement de gravure   La gravure est essentielle pour transférer les motifs de circuits du masque à la plaquette. Les principaux composants céramiques utilisés dans les outils de gravure comprennent la chambre, la fenêtre d'observation, la plaque de distribution de gaz, les buses, les bagues isolantes, les plaques de recouvrement, les bagues de focalisation et les porte-plaquettes électrostatiques. Principaux composants céramiques : Porte-plaquette électrostatique, bague de focalisation, plaque de distribution de gaz   Principaux matériaux céramiques : Quartz, SiC, AlN, Al₂O₃, Si₃N₄, Y₂O₃     Chambre de gravure : Avec la réduction des géométries des dispositifs, des contrôles de contamination plus stricts sont requis. Les céramiques sont préférées aux métaux pour éviter la contamination par les particules et les ions métalliques.     Exigences matérielles : Haute pureté, contamination métallique minimale Chimiquement inerte, en particulier aux gaz de gravure à base d'halogène Haute densité, porosité minimale Grain fin, faible teneur en joints de grains Bonne usinabilité mécanique Propriétés électriques ou thermiques spécifiques si nécessaire   Plaque de distribution de gaz : Composées de centaines ou de milliers de micro-trous percés avec précision, ces plaques distribuent uniformément les gaz de traitement, assurant un dépôt/gravure constant.   Défis : Les exigences en matière d'uniformité du diamètre des trous et de parois intérieures sans bavures sont extrêmement élevées. Même de légers écarts peuvent entraîner une variation de l'épaisseur du film et une perte de rendement.   Matériaux principaux : SiC CVD, alumine, nitrure de silicium   Bague de focalisation : Conçue pour équilibrer l'uniformité du plasma et correspondre à la conductivité de la plaquette de silicium. Comparé au silicium conducteur traditionnel (qui réagit avec le plasma de fluor pour former du SiF₄ volatil), le SiC offre une conductivité similaire et une résistance supérieure au plasma, permettant une durée de vie plus longue.   Matériau : Carbure de silicium (SiC) ​       3. Équipement de dépôt de couches minces (CVD / PVD)     Dans les systèmes CVD et PVD, les principales pièces céramiques comprennent les porte-plaquettes électrostatiques, les plaques de distribution de gaz, les résistances et les revêtements de chambre. Principaux composants céramiques : Porte-plaquette électrostatique, résistance céramique   Matériaux principaux : Résistances : Nitrure d'aluminium (AlN), alumine (Al₂O₃)   Résistance céramique : Un composant essentiel situé à l'intérieur de la chambre de traitement, directement en contact avec la plaquette. Il supporte la plaquette et assure des températures de traitement uniformes et stables sur toute sa surface. ​   Processus Back-End : Céramiques de précision dans les équipements d'emballage et de test       1. CMP (Polissage Chimico-Mécanique) L'équipement CMP utilise des plaques de polissage en céramique, des bras de manipulation, des plates-formes d'alignement et des porte-plaquettes à vide pour une planarisation de surface de haute précision.   2. Équipement de découpe et d'emballage de plaquettes Principaux composants céramiques : Lames de découpe : Composites diamant-céramique, vitesse de coupe ~300 mm/s, écaillage des bords

Comment le stress se développe-t-il dans les matériaux de quartz?     1.Stress thermique pendant le refroidissement (cause principale) Le verre au quartz développe une contrainte interne lorsqu'il est exposé à des températures non uniformes.le verre au quartz présente une structure atomique spécifique qui est la plus "adaptable" ou stable dans ces conditions thermiquesL'espacement entre les atomes change avec la température, ce qui est connu sous le nom d'expansion thermique.   Le stress survient généralement lorsque les régions plus chaudes tentent de s'étendre mais sont limitées par les zones plus froides environnantes.les contraintes de compressionSi la température est suffisamment élevée pour ramollir le verre au quartz, la contrainte peut être atténuée.si le refroidissement est trop rapide, la viscosité du matériau augmente trop rapidement et la structure atomique ne peut pas s'adapter à temps à la chute de température.les contraintes de traction, ce qui est plus susceptible de causer des dommages structurels.   La tension augmente progressivement à mesure que la température baisse et peut atteindre des niveaux élevés après la fin du refroidissement.10^4,6 équilibre, la température est désignée par le termepoint de contrainteÀ ce stade, la viscosité est trop élevée pour que la relaxation du stress se produise.     NormalementDéformé           2.Stress dû à la transition de phase et au relâchement structurel   Relaxation structurelle méta-stable: à l'état fondu, le quartz présente une disposition atomique très désordonnée.en raison de la viscosité élevée de l'état vitreux, le mouvement atomique est limité, laissant la structure dans un étatétat méta-stableCela génèrestress de relaxation, qui peut être libérée lentement au fil du temps (comme observé dans levieillissementle phénomène dans les lunettes).   Tendance à la cristallisation microscopique: Si le quartz fondu est maintenu à des températures spécifiques (par exemple, près de latempérature de dévitrificationLa plupart des cas de décoloration sont observés dans les zones où les dépôts sont plus élevés que dans les autres zones.les microcrystals de cristobaliteLe déséquilibre de volume entre les phases cristallines et amorphes peut induire descontrainte de transition de phase.       3.Charges extérieures et actions mécaniques 1) Stress induit lors de l'usinage Le traitement mécanique comme la découpe, le broyage et le polissage peut introduiredistorsion du réseau de surface, ce qui entraîne:contraintes d'usinagePar exemple, la coupe avec une meule génère une chaleur localisée et une pression mécanique au bord, ce qui conduit à une concentration de contraintes.Des techniques incorrectes lors du forage ou de la fente peuvent créer des encoches qui agissent comme desles sites d'initiation des fissures.   2) Stress de charge dans les environnements de service Lorsqu'il est utilisé comme matériau de construction, le quartz fondu peut portercharges mécaniquescomme la pression ou la flexion, générantles contraintes macroscopiquesPar exemple, les récipients de quartz contenant des substances lourdes développent des contraintes de flexion.       4.Choc thermique et changements soudains de température 1) Stress instantané dû au chauffage ou au refroidissement rapides Bien que le quartz fondu ait un coefficient de dilatation thermique extrêmement faible (~ 0,5 × 10−6 °C),changements de température rapides(par exemple, le chauffage à haute température ou l'immersion dans de l'eau glacée) peut entraîner une expansion ou une contraction thermique localisée, provoquant desune contrainte thermique instantanéeLes ustensiles de verre de laboratoire en quartz peuvent se fracturer sous de tels chocs thermiques. 2) Fluctuations cycliques de température Sousenvironnements thermiques cycliques à long terme(par exemple, revêtements de fours ou fenêtres optiques à haute température), une expansion et une contraction thermiques répétées peuvent s'accumulerstress lié à la fatigue, accélérant le vieillissement et la fissuration des matériaux.           5.Effets chimiques et couplage de contraintes 1) Stress de corrosion et de dissolution Lorsque le quartz fondu entre en contact avecsolutions alcalines fortes(par exemple, NaOH) ougaz acides à haute température(par exemple, HF), sa surface peut être exposée à descorrosion ou dissolution chimique, perturbant l'uniformité structurelle et provoquantstress chimiqueL' attaque alcaline peut provoquer des changements de volume de surface ou de formemicro-fissures. 2) Le stress provoqué par les maladies cardiovasculaires Dansdépôt de vapeur chimique (CVD)procédés de revêtement du quartz avec des matériaux tels queSiCpeut introduireles contraintes interfacialesEn cas de refroidissement, ces contraintes peuvent provoquer des déformations de l'appareil, notamment en raison d'un décalage des coefficients de dilatation thermique ou du module élastique entre le film et le substrat.délamination de film ou fissuration de substrat.     6.Les défauts et les impuretés internes 1) Boules et impuretés incrustées Au cours de la fusion, les résidusboules de gazoules impuretésLa différence entre les propriétés physiques (par exemple, les ions métalliques ou les particules non fondues) peut être piégée dans le quartz fondu.Le coefficient de dilatation thermique (ou module) entre ces inclusions et le verre environnant peut entraînerconcentration de contrainte localisée, augmentant le risque deformation de fissures autour des bullessous charge. 2) Micro-fissures et défauts structurels Des impuretés dans les matières premières ou des défauts de fusion peuvent entraînermicro-fissureslorsqu'ils sont soumis à des charges externes ou à des fluctuations de température,concentration de contrainte à l'extrémité de la fissurepeut s'intensifier, accélérerpropagation des fissureset finalement compromettre l'intégrité du matériau.   Nos produits Je suis désolée.    

Analyse approfondie des paramètres des plaquettes de silicium : des fondamentaux aux applications       I. Introduction   Les plaquettes de silicium sont la pierre angulaire de l'industrie des semi-conducteurs, largement utilisées dans la fabrication de puces, le photovoltaïque, les MEMS (systèmes micro-électro-mécaniques), et bien plus encore. Leurs performances ont un impact direct sur le rendement, la stabilité et l'efficacité des produits finaux. Par conséquent, la compréhension des paramètres des plaquettes de silicium est essentielle pour les professionnels des domaines connexes. Cet article fournit un aperçu détaillé des caractéristiques des plaquettes de silicium, notamment la structure cristalline, les dimensions géométriques, la qualité de surface, les propriétés électriques, les performances mécaniques et les applications pratiques.       Fabrication de plaquettes de semi-conducteurs       II. Concepts de base et classification des plaquettes de silicium   1. Définition des plaquettes de silicium   Les plaquettes de silicium sont de fines tranches de silicium monocristallin produites par des procédés de découpe, de meulage et de polissage. Généralement circulaires, elles sont utilisées dans les circuits intégrés (CI), les capteurs, les dispositifs optoélectroniques, etc. En fonction des méthodes de fabrication et des applications, les plaquettes de silicium sont classées comme suit :   · Plaquettes CZ (Czochralski) : Silicium monocristallin de haute pureté et uniforme pour les CI de précision.   · Plaquettes FZ (Float-Zone) : Faible densité de dislocations, idéal pour les puces de nœuds avancés.   · Plaquettes multicristallines : Rentables pour la production de masse (par exemple, les cellules solaires).   · Substrats en saphir : Non-silicium mais utilisés dans les LED en raison de leur dureté et de leur stabilité thermique élevées.       Plaquettes de silicium 8 pouces de ZMSH       III. Paramètres clés des plaquettes de silicium   1. Dimensions géométriques   · Épaisseur : Varie de 200μm à 750μm (tolérance de ±2μm). Les plaquettes ultra-minces peuvent être

Résumé       Principaux attributs Le kit se compose d'un tube en saphir scellé extérieurement et d'un ou plusieurs tubes capillaires internes pour isoler les branches du thermocouple.     Protection des fils du thermocoupleLes thermocouples protégés par du saphir durent beaucoup plus longtemps que les tubes en céramique standard. Même les tubes en saphir de petit diamètre offrent des performances robustes à haute température, ce qui en fait une solution rentable pour :     · Raffineries de pétrole · Unités de craquage · Réacteurs de combustion · Incinérateurs · Traitement chimique · Fabrication de verre · Industrie des semi-conducteurs (manipulation de processus propre)         La sonde a été placée dans une couronne de four en verre à 1500°C pendant 11 mois. Il n'y avait aucun signe d'usure.           Conceptions de thermocouples en saphir  Diamètre extérieur / Diamètre intérieur Longueur maximale   La mesure de la température dans différentes zones de profondeur est possible en isolant les fils du thermocouple à l'intérieur du tube de protection en saphir avec des capillaires en saphir   2,1 / 1,3 mm ± 0,2 mm 1750 mm 4,8 / 3,4 mm ± 0,15 mm 1800 mm 6 / 4 mm ± 0,15 mm 1800 mm 8 / 5 mm ± 0,15 mm 1800 mm 10 / 7 mm ± 0,2 mm 1400 mm 13 / 10 mm ± 0,2 mm 1400 mm   Les tubes en saphir sont scellés en poursuivant le processus de croissance cristalline. Cela garantit une intégrité matérielle irréprochable et une structure sans défaut dans tout le tube du thermocouple.   Les tubes en saphir pour thermocouples haute température offrent une stabilité thermique, une résistance à la corrosion et une herméticité inégalées, constituant la base de la mesure de la température en environnement extrême. Pourtant, la véritable fiabilité découle d'un support de service de bout en bout—ZMSH fournit non seulement des tubes en saphir optimisés pour les scénarios, mais propose également un cadre de service complet "Exigence-Validation-Livraison-Maintenance": des diagnostics opérationnels et des conseils de dimensionnement personnalisés à l'installation sur site et au suivi des performances à long terme. Soutenus par une équipe technique, nous garantissons que chaque tube en saphir fonctionne avec une efficacité maximale au sein de vos systèmes. Choisir les tubes en saphir de ZMSH, c'est choisir une double assurance—excellence des matériaux + engagement de service—favorisant l'efficacité des coûts et la précision dans les applications à haute température.   Solutions personnalisées par ZMSH Pour des conceptions de tubes en saphir ou de thermocouples haute température sur mesure, contactez-nous—ZMSH propose des solutions de précision conçues pour répondre à vos besoins.  

Comprendre la technologie de préparation des films (MOCVD, pulvérisation cathodique, PECVD)       Cet article présentera plusieurs méthodes de fabrication de couches minces. Dans le traitement des semi-conducteurs, les techniques les plus fréquemment mentionnées sont la lithographie et la gravure, suivies du processus d'épitaxie (film).   Pourquoi la technologie des couches minces est-elle nécessaire dans la fabrication de puces ?   Par exemple, dans la vie quotidienne, beaucoup de gens aiment manger des crêpes. Si une crêpe carrée n'est pas assaisonnée et cuite, elle n'aura aucune saveur et la texture ne sera pas bonne. Certaines personnes préfèrent un goût salé, elles badigeonnent donc une couche de pâte de haricots à la surface de la crêpe. D'autres préfèrent un goût sucré, elles badigeonnent donc une couche de sucre de malt à la surface.   Après avoir badigeonné la sauce, la couche de sauce salée ou sucrée à la surface de la crêpe est comme un film. Sa présence modifie le goût de toute la crêpe, et la crêpe elle-même est appelée la base.   Bien sûr, lors du traitement des puces, il existe de nombreux types de fonctions pour les films, et les méthodes de préparation des films correspondantes varient également. Dans cet article, nous présenterons brièvement plusieurs méthodes courantes de préparation de films, notamment MOCVD, pulvérisation cathodique, PECVD, etc...     I. Dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD)     Le système de croissance épitaxiale MOCVD est un dispositif très complexe et sophistiqué, qui joue un rôle crucial dans la préparation de films semi-conducteurs et de nanostructures de haute qualité.   Le système MOCVD est composé de cinq composants principaux, chacun d'eux assurant des fonctions distinctes mais interdépendantes, assurant collectivement l'efficacité et la sécurité du processus de croissance des matériaux.   1.1 Système de transport de gaz : La principale responsabilité de ce sous-système est de contrôler avec précision l'acheminement de divers réactifs vers la chambre de réaction, y compris la mesure des réactifs, le minutage et la séquence de leur acheminement, ainsi que la régulation du débit de gaz total.   Il est composé de plusieurs sous-systèmes, notamment le sous-système d'alimentation en gaz pour le transport des réactifs, le sous-système d'alimentation pour la fourniture de sources organométalliques (MO), le sous-système d'alimentation pour la fourniture d'hydrures et la vanne multiplex de croissance/ventilation pour contrôler la direction du flux de gaz. Comme le montre la figure ci-dessous, il s'agit du schéma du trajet du gaz du système de croissance MOCVD.       Système MOCVD à nitrure de qualité recherche AIXTRON CCS 3 x 2"       Schéma du trajet du gaz du système MOCVD   1.2 Système de chambre de réaction : Il s'agit du composant principal du système MOCVD, responsable du processus réel de croissance des matériaux.   Cette section comprend une base en graphite pour supporter le substrat, un dispositif de chauffage pour chauffer le substrat, un capteur de température pour surveiller la température de l'environnement de croissance, une fenêtre de détection optique et un robot de chargement et de déchargement automatique pour manipuler le substrat. Ce dernier est utilisé pour automatiser le processus de chargement et de déchargement, améliorant ainsi l'efficacité de la production. La figure ci-dessous montre le schéma de l'état de chauffage de la chambre du réacteur MOCVD.       Schéma du principe de croissance en chambre du MOCVD   1.3 Système de contrôle de la croissance : Composé d'un contrôleur programmable et d'un ordinateur de contrôle, il est responsable du contrôle et de la surveillance précis de l'ensemble du processus de croissance MOCVD.   Le contrôleur est responsable de la collecte, du traitement et de la sortie de divers signaux, tandis que l'ordinateur de contrôle est responsable de l'enregistrement et de la surveillance de chaque étape de la croissance des matériaux, assurant la stabilité et la répétabilité du processus.       1.4 Système de surveillance in situ : Il se compose de thermomètres à rayonnement infrarouge corrigés en réflectance, d'équipements de surveillance de la réflectance et de dispositifs de surveillance de la déformation.   Ce système peut surveiller en temps réel les paramètres clés pendant le processus de croissance des matériaux, tels que l'épaisseur et l'uniformité du film, ainsi que la température du substrat. Ainsi, il permet des ajustements et des optimisations immédiats du processus de croissance.     1.5 Système de traitement des gaz d'échappement : Responsable du traitement des particules et des gaz toxiques générés pendant le processus de réaction.   Au moyen de méthodes telles que le craquage ou la catalyse chimique, ces substances nocives peuvent être efficacement décomposées et absorbées, assurant la sécurité de l'environnement d'exploitation et la conformité aux normes de protection de l'environnement.   En outre, les équipements MOCVD sont généralement installés dans des salles ultra-propres équipées de systèmes d'alarme de sécurité avancés, de dispositifs de ventilation efficaces et de systèmes stricts de contrôle de la température et de l'humidité. Ces installations auxiliaires et ces mesures de sécurité garantissent non seulement la sécurité des opérateurs, mais améliorent également la stabilité du processus de croissance et la qualité des produits finaux.   La conception et le fonctionnement du système MOCVD reflètent les normes élevées de précision, de répétabilité et de sécurité requises dans le domaine de la fabrication de matériaux semi-conducteurs. Il s'agit de l'une des technologies clés pour la fabrication de dispositifs électroniques et optoélectroniques haute performance.   Le système MOCVD à tête de pulvérisation rapprochée de type vertical (Closed-Coupled-Showerhead, CCS) dans la chambre d'équipement est utilisé pour la croissance de films épitaxiaux.   Ce système est conçu avec une structure de tête de pulvérisation unique. Sa principale caractéristique réside dans la capacité à réduire efficacement les pré-réactions et à obtenir un mélange de gaz efficace. Ces gaz sont injectés dans la chambre de réaction par les trous de pulvérisation entrelacés sur la tête de pulvérisation, où ils se mélangent complètement et améliorent ainsi l'uniformité et l'efficacité de la réaction.   La conception de la structure de la tête de pulvérisation permet de répartir uniformément le gaz de réaction sur le substrat situé en dessous, assurant la cohérence de la concentration du gaz de réaction à toutes les positions sur le substrat. Ceci est crucial pour former un film épitaxial d'épaisseur uniforme.   En outre, la rotation du disque en graphite favorise encore l'uniformité de la couche limite de la réaction chimique, permettant une croissance plus uniforme du film épitaxial. Ce mécanisme de rotation, en réduisant la couche limite de la réaction chimique fine, permet de minimiser les différences de concentration locales, améliorant ainsi l'uniformité globale de la croissance du film.       (a) La tête de pulvérisation réelle et sa photo agrandie partielle, (b) L'intention de la structure interne de la tête de pulvérisation         II. Pulvérisation cathodique     La pulvérisation cathodique est une technique de dépôt physique en phase vapeur couramment utilisée pour le dépôt de couches minces et le revêtement de surface.   Elle utilise un champ magnétique pour libérer les atomes ou les molécules d'un matériau cible de la surface de la cible, puis forme un film sur la surface du matériau du substrat.   Cette technologie est largement appliquée dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, de revêtements optiques, de revêtements céramiques et dans d'autres domaines.       Schéma du principe de la pulvérisation cathodique       Le principe de la pulvérisation cathodique est le suivant :   1. Sélection du matériau cible : Le matériau cible est le matériau qui doit être déposé sur le matériau du substrat. Il peut s'agir de métaux, d'alliages, d'oxydes, de nitrures, etc. Le matériau cible est généralement fixé sur un dispositif appelé canon cible.   2. Environnement sous vide : Le processus de pulvérisation doit être effectué dans un environnement à vide poussé pour empêcher l'interaction entre les molécules de gaz et le matériau cible. Cela permet d'assurer la pureté et l'uniformité du film déposé.   3. Gaz ionisé : Pendant le processus de pulvérisation, un gaz inerte (tel que l'argon) est généralement introduit pour l'ioniser en plasma. Ces ions, sous l'influence d'un champ magnétique, forment un nuage d'électrons, appelé « plasma de nuage d'électrons ».   4. Application du champ magnétique : Un champ magnétique est appliqué entre le matériau cible et le matériau du substrat. Ce champ magnétique confine le plasma du nuage d'électrons à la surface du matériau cible, maintenant ainsi un état de haute énergie.   5. Processus de pulvérisation : En appliquant un plasma de nuage d'électrons à haute énergie, les atomes ou les molécules du matériau cible sont frappés, ce qui les libère. Ces atomes ou molécules libérés se déposent sous forme de vapeur sur la surface du matériau du substrat, formant un film.     Les avantages de la pulvérisation cathodique sont les suivants :   1. Uniformité du film déposé : Le champ magnétique peut aider à contrôler la transmission des ions, obtenant ainsi un dépôt de film uniforme, garantissant que l'épaisseur et les propriétés du film restent constantes sur toute la surface du substrat.   2. Préparation d'alliages et de composés complexes : La pulvérisation cathodique peut être utilisée pour fabriquer des films d'alliages et de composés complexes, ce qui peut être plus difficile à réaliser avec d'autres techniques de dépôt.   3. Contrôlabilité et modifiabilité : En ajustant des paramètres tels que la composition du matériau cible, la pression du gaz et le taux de dépôt, les propriétés du film, y compris l'épaisseur, la composition et la microstructure, peuvent être contrôlées avec précision.   4. Films de haute qualité : La pulvérisation cathodique peut généralement produire des films de haute qualité, denses et uniformes, avec une excellente adhérence et des propriétés mécaniques.   5. Multifonctionnalité : Elle est applicable à divers types de matériaux, notamment les métaux, les oxydes, les nitrures, etc. Par conséquent, elle a de larges applications dans différents domaines.   6. Dépôt à basse température : Comparée à d'autres techniques, la pulvérisation cathodique peut être effectuée à basse température, voire à température ambiante, ce qui la rend adaptée aux applications où le matériau du substrat est sensible à la température.   Dans l'ensemble, la pulvérisation cathodique est une technologie de fabrication de couches minces très contrôlable et flexible, applicable à un large éventail de domaines d'application, des dispositifs électroniques aux revêtements optiques, etc.     III. Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma     La technologie de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) est largement utilisée dans la préparation de divers films (tels que le silicium, le nitrure de silicium et le dioxyde de silicium, etc.).   Le schéma structurel du système PECVD est présenté dans la figure suivante.       Schéma de la structure du système de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma   Le principe de base est le suivant : des substances gazeuses contenant les composants du film sont introduites dans la chambre de dépôt. En utilisant une décharge de plasma, les substances gazeuses subissent des réactions chimiques pour générer du plasma. Lorsque ce plasma est déposé sur le substrat, un matériau de film est cultivé.   Les méthodes d'initiation de la décharge luminescente comprennent : l'excitation par radiofréquence, l'excitation par courant continu haute tension, l'excitation par impulsions et l'excitation par micro-ondes.   L'épaisseur et la composition des films préparés par PECVD présentent une excellente uniformité. De plus, les films déposés par cette méthode ont une forte adhérence et peuvent atteindre des taux de dépôt élevés à des températures de dépôt relativement basses.   De manière générale, la croissance de couches minces implique principalement les trois processus suivants :   La première étape est que le gaz réactif, sous l'excitation du champ électromagnétique, subit une décharge luminescente pour générer du plasma.   Au cours de ce processus, les électrons entrent en collision avec le gaz réactif, initiant une réaction primaire, qui conduit à la décomposition du gaz réactif et à la génération d'ions et de groupes réactifs.   La deuxième étape est que les divers produits générés à partir de la réaction primaire se déplacent vers le substrat, tandis que divers groupes actifs et ions subissent des réactions secondaires pour former des produits secondaires.   La troisième étape implique l'adsorption de divers produits primaires et secondaires sur la surface du substrat et leur réaction ultérieure avec la surface. Simultanément, il y a libération de substances moléculaires gazeuses.       IV. Techniques de caractérisation des couches minces     4.1 Diffraction des rayons X (DRX)   La DRX (diffraction des rayons X) est une technique couramment utilisée pour analyser les structures cristallines.   Elle révèle des informations telles que les paramètres du réseau, la structure cristalline et l'orientation cristalline du matériau en mesurant les figures de diffraction des rayons X sur la structure cristalline à l'intérieur du matériau.   La DRX est largement utilisée dans divers domaines tels que la science des matériaux, la physique de l'état solide, la chimie et la géologie.       Schéma du principe de test DRX   Principe de fonctionnement : Le principe de base de la DRX est basé sur la loi de Bragg. C'est-à-dire que lorsqu'un faisceau incident est projeté sur un échantillon cristallin, si le réseau atomique ou ionique du cristal est dans un arrangement spécifique, les rayons X seront diffractés. L'angle et l'intensité de la diffraction peuvent fournir des informations sur la structure du cristal.       Diffractomètre à rayons X Bruker D8 Discover   Composition de l'instrument : Un instrument DRX typique se compose des composants suivants :   1. Source de rayons X : Un dispositif qui émet des rayons X, utilisant généralement des cibles en tungstène ou en cuivre pour générer des rayons X.   2. Plate-forme d'échantillon : Une plate-forme pour placer des échantillons, qui peut être tournée pour ajuster l'angle des échantillons.   3. Détecteur de rayons X : Utilisé pour mesurer l'intensité et l'angle de la lumière de diffraction.   4. Système de contrôle et d'analyse : Cela comprend le système logiciel pour contrôler la source de rayons X, l'acquisition de données, l'analyse et l'interprétation.     Domaines d'application : La DRX a des applications importantes dans de nombreux domaines, notamment :   1. Recherche cristallographique : Utilisée pour analyser la structure cristalline des cristaux, déterminer les paramètres du réseau et l'orientation cristalline.   2. Caractérisation des matériaux : Analyser des informations telles que la structure cristalline, la composition de phase et les défauts cristallins du matériau.   3. Analyse chimique : Identifier les structures cristallines des composés inorganiques et organiques, et étudier les interactions entre les molécules.   4. Analyse des films : Ceci est utilisé pour étudier la structure cristalline, l'épaisseur et l'adaptation du réseau du film.   5. Minéralogie et géologie : Utilisé pour identifier les types et les contenus des minéraux, et étudier la composition des échantillons géologiques.   6. Recherche sur les médicaments : L'analyse de la structure cristalline d'un médicament est utile pour comprendre ses propriétés et ses interactions.   Dans l'ensemble, la DRX est une technique analytique puissante qui permet aux scientifiques et aux ingénieurs d'acquérir une compréhension approfondie de la structure cristalline et des propriétés des matériaux, favorisant ainsi la recherche et les applications dans la science des matériaux et les domaines connexes.       Photo du diffractomètre DRX       4.2 Microscope électronique à balayage (MEB)   Le microscope électronique à balayage (MEB) est un type de microscope couramment utilisé. Il utilise un faisceau d'électrons au lieu d'un faisceau lumineux pour éclairer l'échantillon, permettant une observation à haute résolution de la surface et de la morphologie.   Le MEB est largement utilisé dans des domaines tels que la science des matériaux, la biologie et la géologie.     Le principe de fonctionnement de base du MEB est le suivant :   Le MEB utilise un canon à électrons pour générer un faisceau d'électrons. Ce canon à électrons est similaire à celui que l'on trouve dans un tube électronique (CRT), générant des électrons de haute énergie. Le faisceau d'électrons traverse un système de collimation, qui se compose d'une série de lentilles électroniques, pour focaliser et aligner le faisceau d'électrons, assurant la stabilité et la focalisation du faisceau. Sous le contrôle de la bobine de balayage, le faisceau d'électrons balaie la surface de l'échantillon.   La position du faisceau d'électrons peut être contrôlée avec précision, générant ainsi des pixels de balayage sur l'échantillon.   L'échantillon est placé sur la platine du MEB. L'échantillon doit être conducteur car, dans le MEB, le faisceau d'électrons doit interagir avec la surface de l'échantillon pour générer des électrons secondaires, etc. Lorsque des faisceaux d'électrons de haute énergie frappent la surface de l'échantillon, ils interagissent avec les atomes et les molécules de l'échantillon. Ces interactions provoquent la diffusion, l'échappement et l'excitation des électrons, générant divers signaux. La détection MEB analyse les divers signaux générés à partir de la surface de l'échantillon, comprenant principalement les électrons secondaires (SE) et les électrons rétrodiffusés (BSE).   Ces signaux fournissent des informations sur la morphologie de la surface, la structure et la composition de l'échantillon. En contrôlant la position de balayage du faisceau d'électrons sur l'échantillon, le MEB peut obtenir les informations de pixel de la surface de l'échantillon. Ces informations sont traitées et affichées par un ordinateur, générant des images haute résolution de la surface de l'échantillon.       Image physique MEB       4.3 Microscope à force atomique (AFM)   Le microscope à force atomique (AFM) est une technique microscopique à haute résolution, principalement utilisée pour observer les caractéristiques à l'échelle atomique et nanométrique des échantillons. Son principe de fonctionnement est basé sur l'interaction entre la sonde et la surface de l'échantillon. En mesurant les changements de position de la sonde, il est possible d'obtenir la topographie et les informations topologiques de la surface de l'échantillon.   Dans l'AFM, une sonde très fine, généralement en silicium ou en d'autres matériaux avec une pointe à l'échelle nanométrique, est utilisée. La sonde est connectée à la tête de balayage via un cantilever ou un dispositif piézoélectrique, avec la pointe de la sonde proche de la surface de l'échantillon. Lorsque la sonde est proche de la surface de l'échantillon, des interactions se produisent entre les atomes et les molécules de l'échantillon et la sonde, notamment les forces électrostatiques, les forces de van der Waals et les interactions de liaison chimique, etc. Le mouvement du cantilever ou du dispositif piézoélectrique est contrôlé pour maintenir une certaine force entre la pointe de la sonde et la surface de l'échantillon.   L'AFM utilise un système de rétroaction pour maintenir une force constante entre la sonde et l'échantillon. Lorsque la hauteur ou la position de la sonde change, le système de rétroaction ajuste automatiquement la position du cantilever pour maintenir la force constante. La sonde et l'échantillon se déplacent l'un par rapport à l'autre, généralement sur une grille bidimensionnelle, formant un balayage. À chaque point de balayage, l'irrégularité de la surface de l'échantillon provoque le changement de position de la pointe de la sonde. En mesurant le changement de position de la sonde, des informations topologiques de la surface de l'échantillon peuvent être obtenues. Enfin, les données collectées sont traitées pour générer une image topologique haute résolution de la surface de l'échantillon.   L'AFM a de nombreuses applications dans de multiples domaines. Il est utilisé dans des domaines tels que la science des matériaux, la biologie et la nanotechnologie, aidant les chercheurs à acquérir une compréhension plus approfondie de la morphologie et de la structure de la surface des matériaux, et permettant même la manipulation de structures à l'échelle nanométrique.   Les avantages de l'AFM incluent une haute résolution, une non-destructivité et de multiples modes de fonctionnement, ce qui en fait un outil puissant pour l'observation et la recherche à l'échelle nanométrique.       Image physique AFM       Schéma du principe de mesure et du mode de fonctionnement de la microscopie à force atomique       Conclusion     ZMSH est spécialisé dans les technologies avancées de dépôt de couches minces, notamment MOCVD, pulvérisation cathodique et PECVD, offrant un développement de processus sur mesure pour les applications de semi-conducteurs, d'optoélectronique et de revêtements fonctionnels. Nos services couvrent la conception de systèmes personnalisés, l'optimisation des paramètres et la croissance de films de haute pureté, ainsi que la vente d'équipements de dépôt de précision pour répondre aux besoins de la R&D et de la production industrielle.       Voici les produits SiC recommandés par ZMSH :                 * Veuillez nous contacter pour toute question de droit d'auteur, et nous y répondrons rapidement.      

Le carbure de silicium illumine les lunettes AR, ouvrant instantanément un monde de vision illimité     À l'ère technologique en évolution rapide d'aujourd'hui, la technologie AR devient progressivement un nouvel outil de productivité qui change notre mode de vie. AR est l'abréviation de Réalité Augmentée, et les lunettes AR permettent à celui qui les porte de superposer des scènes virtuelles au monde réel et d'atteindre l'intégration et l'interaction des éléments virtuels et réels grâce à la détection et au calcul.   Imaginez un jour que vous pourriez, comme Iron Man dans un film de science-fiction, porter une paire de lunettes élégantes et stylées, et être instantanément capable de voir toutes sortes d'informations pertinentes sans aucune obstruction à votre vision.     Utiliser du carbure de silicium pour fabriquer les lentilles     Le carbure de silicium (SiC) est en fait un type de matériau semi-conducteur. Il a été inclus dans le "Top 100 des mots scientifiques de 2023" publié par le Département de la publicité de l'Association chinoise pour la science et la technologie. Traditionnellement, il a été utilisé comme matière première industrielle dans des domaines tels que les matériaux réfractaires et les matières premières métallurgiques.   La micro-nano-optique est une discipline émergente qui manipule les phénomènes optiques à l'échelle microscopique. Elle a apporté de nouvelles solutions techniques aux dispositifs et technologies optiques tels que les lentilles AR. Pour répondre aux demandes de l'industrie et promouvoir la mise en œuvre des résultats de la recherche scientifique, nous nous concentrons sur la recherche et le développement de produits tels que les guides d'ondes optiques diffractifs AR, les éléments optiques diffractifs et les dispositifs optiques à métamatériaux. La percée technologique de 0 à 1 dans les modèles de nano-impression haut de gamme en Chine a comblé le vide dans la chaîne industrielle AR nationale.   En combinant la force de la technologie micro-nano optique avec les propriétés matérielles parfaites, ces lunettes AR en carbure de silicium ultra-minces ont été créées et sont sorties du laboratoire pour entrer dans le regard du public.   À première vue, cette paire de lunettes ne semble pas différente des lunettes ordinaires. Mais après les avoir portées, on a l'impression qu'elles sont encore beaucoup plus fines et légères que les lunettes ordinaires habituellement portées.             Plus légères et plus claires     Cette paire de lunettes rend la science-fiction réalité     Un scénario d'application vivant : "Mettez les lunettes AR, et les autres pourraient seulement vous voir assis. En fait, vous regardez déjà un film." "Si la fonction interactive est ajoutée, lorsque vous regardez les personnes autour de vous, leurs noms et informations apparaîtront près de leur tête, vous permettant de dire adieu à l'aveuglement facial pour toujours. En portant ces lunettes, vous pouvez reconnaître tout le monde ainsi que chaque plante et fleur."   Imaginez une paire de lentilles de lunettes AR pesant seulement 5,4 grammes et d'une épaisseur de seulement 0,55 millimètre. Elles sont presque aussi légères que les lunettes de soleil que vous portez habituellement. Contrairement aux lentilles en verre à indice de réfraction élevé multicouches traditionnelles, grâce à l'indice de réfraction ultra-élevé du matériau carbure de silicium, cette nouvelle technologie peut effectuer des tâches d'affichage en couleur complète avec une seule couche de guide d'ondes. Cela réduit non seulement considérablement le poids des lentilles, mais comprime également davantage le volume grâce à la technologie d'emballage ultra-mince, ce qui fait que celui qui les porte ne ressent presque pas leur présence.   Après avoir porté ces lunettes AR, vous aurez l'impression d'être entré dans un monde complètement nouveau, car elles peuvent superposer des images virtuelles claires et étendues au-dessus de l'environnement réel, comme passer d'une petite fenêtre à une grande porte. Le guide d'ondes en carbure de silicium monocouche peut théoriquement prendre en charge l'imagerie en couleur complète de 80 degrés, dépassant de loin l'angle de champ de vision en couleur complète maximal de 40 degrés que le verre à indice de réfraction élevé traditionnel peut fournir. Un champ de vision plus large signifie une meilleure immersion et une meilleure expérience. Qu'il s'agisse des scènes fantastiques d'un jeu ou de la visualisation de données au travail, cela apportera un festin visuel sans précédent.             En ce qui concerne l'inquiétude de nombreuses personnes concernant le phénomène de "motif arc-en-ciel", cette fois, nous présentons la solution. Le motif arc-en-ciel se produit en fait parce que la lumière ambiante traversant la surface du guide d'ondes subit un effet de diffraction, créant un effet similaire à un arc-en-ciel. En concevant avec précision la structure du guide d'ondes, ce problème a été complètement éliminé, présentant aux utilisateurs une image propre et claire. Dans le même temps, en tirant parti de l'excellente conductivité thermique du matériau carbure de silicium, cette paire de lunettes utilise de manière innovante les lentilles pour la dissipation thermique, améliorant considérablement l'efficacité de la dissipation thermique, ce qui fait que l'affichage en couleur complète et en pleine trame n'est plus une attente irréaliste.   Parallèlement, contrairement aux modèles précédents qui nécessitaient plusieurs couches de guides d'ondes pour obtenir des effets en couleur complète, ces lunettes AR en carbure de silicium n'ont besoin que d'un seul guide d'ondes pour présenter une grande variété de contenus. De plus, elles éliminent de manière innovante le besoin d'une vitre de protection. Cela simplifie considérablement le processus de production et permet à un plus grand nombre de personnes de profiter de la commodité apportée par cette technologie de pointe.   Alors que de plus en plus de solutions innovantes similaires continuent d'émerger, nous pouvons prévoir que dans un avenir proche, la technologie AR s'intégrera véritablement dans la vie quotidienne, inaugurant une nouvelle ère pleine de possibilités illimitées. Que ce soit dans les domaines de l'éducation, de la santé, du divertissement ou de l'industrie, les lunettes AR deviendront le pont reliant le monde numérique et le monde réel.   Concernant les lunettes AR en carbure de silicium, avez-vous d'autres questions ?   Q1 : Quelles sont les différences entre les lunettes AR en carbure de silicium sorties cette fois et l'Apple Vision Pro ?   R1 : Vision Pro est un produit de réalité mixte (MR) qui combine VR et AR. Il est relativement volumineux. En raison de sa dépendance aux caméras pour importer des images externes, il peut provoquer une distorsion ou des vertiges. En revanche, les lunettes AR sont conçues avec des lentilles transparentes, présentant principalement le monde réel et ajoutant des éléments virtuels uniquement lorsque cela est nécessaire, réduisant ainsi la sensation de vertige et recherchant une expérience de port plus légère et plus confortable.     Q2 : Les personnes atteintes de myopie peuvent-elles porter des lunettes AR ? Les lentilles en carbure de silicium peuvent-elles être compatibles avec les fonctions AR et la correction de la myopie ?   R2 : Il existe différentes façons de corriger la myopie, comme adapter la lentille de près à la lentille myopique, ou utiliser de nouvelles technologies comme les lentilles de Fresnel. Notre objectif ultime à l'avenir est de personnaliser les solutions en fonction des besoins individuels.   Q3 : Le matériau SiC (carbure de silicium) est-il cher ? Les gens peuvent-ils se permettre des lunettes fabriquées avec ce matériau ?   R3 : Bien que le prix actuel des lentilles en carbure de silicium soit relativement élevé, par exemple, une lentille de quatre pouces que nous utilisons pour fabriquer les lentilles coûte environ deux à trois mille yuans, et une lentille de six pouces coûte environ trois à quatre mille yuans. Cependant, à mesure que la technologie deviendra plus mature et que la production à grande échelle sera atteinte, on s'attend à ce que le prix des lentilles en carbure de silicium diminue considérablement à l'avenir.   Par exemple, nous utilisons actuellement des lumières LED. Le substrat utilisé dans les ampoules LED est le saphir. Le saphir était à l'origine très cher, mais son prix actuel est passé de plusieurs milliers de yuans par pièce à seulement quelques dizaines de yuans. Si nos lunettes AR en carbure de silicium peuvent être largement adoptées, avec une production annuelle de plusieurs centaines de milliers ou de plusieurs millions de pièces, je crois que leur prix passera également de plusieurs milliers de yuans à plusieurs centaines de yuans, et peut-être qu'un jour, il pourrait même atteindre seulement quelques dizaines de yuans.     Conclusion   En tant qu'innovateur dans le domaine des dispositifs photoniques en carbure de silicium, ZMSH est spécialisé dans la R&D et la production de masse de super-lentilles 4H-SiC et de technologies de guides d'ondes AR. En tirant parti des procédés de lithographie par nano-impression et des capacités de traitement au niveau de la plaquette développés en interne, nous fournissons des lentilles AR en carbure de silicium avec une conductivité thermique élevée (120 W/m·K), des profils ultra-minces (0,55 mm) et des performances d'affichage sans arc-en-ciel, adaptées aux applications telles que l'inspection industrielle et la chirurgie médicale. Nous prenons en charge la personnalisation complète du processus, allant de la sélection des matériaux (par exemple, les plaquettes SiC de 6 pouces) à la conception optique, et grâce à la technologie d'emballage au niveau de la plaquette, nous obtenons une amélioration de 100x des performances de dissipation thermique. En collaborant avec des fabricants de premier plan tels que Tianke Heada, nous stimulons la production de masse de substrats de grande taille de 8 pouces, aidant les clients à réduire les coûts des matériaux de 40 %.     Substrat SiC de type 4H-semi de ZMSH       * Veuillez nous contacter pour toute question de droit d'auteur, et nous y répondrons rapidement.      

Barre de laser au rubis synthétique – Une pierre angulaire de l'innovation laser       Les lasers sont désormais des outils fondamentaux dans divers secteurs — de la santé et des communications à l'automatisation industrielle et à la découverte scientifique. Parmi tous les types de lasers développés au cours des dernières décennies, le laser au rubis occupe une position marquante dans l'histoire, étant le premier système laser démontré avec succès. Au cœur de celui-ci se trouve la barre de laser au rubis synthétique, un milieu de gain à l'état solide qui permet la génération d'une lumière rouge cohérente et puissante. Cet article explore la science qui se cache derrière les barres de laser au rubis, leur structure, leurs principes de fonctionnement et leur importance durable dans la technologie laser.   1. Qu'est-ce qu'une barre de laser au rubis ? Une barre de laser au rubis est un cristal cylindrique fait de rubis synthétique, qui est essentiellement de l' oxyde d'aluminium (Al₂O₃) dopé avec une faible concentration d' ions chrome (Cr³⁺). Alors que l'Al₂O₃ pur est transparent, l'ajout de chrome donne au rubis sa teinte rouge ou rose distinctive et, plus important encore, crée les centres actifs nécessaires à l'action laser. Dans un système laser, le milieu actif est le matériau responsable de l'amplification de la lumière par le processus d' émission stimulée. Dans les lasers au rubis, la barre de rubis synthétique fonctionne comme ce milieu actif, absorbant l'énergie et la convertissant en une lumière rouge intense et cohérente. 2. Structure physique de la barre de laser au rubis Les barres de laser au rubis sont généralement fabriquées en formes cylindriques, avec des diamètres allant de quelques millimètres jusqu'à 10 mm, et des longueurs comprises entre 30 et 150 mm selon les exigences de l'application. Cette géométrie optimise la réflexion interne de la lumière et le gain à l'intérieur de la cavité laser.   La concentration de dopage des ions Cr³⁺ est généralement d'environ 0,05%, un niveau soigneusement calibré qui équilibre l'efficacité d'absorption et l'émission de lumière. Les atomes de chrome sont introduits pendant la croissance du cristal, remplaçant certains atomes d'aluminium dans le réseau de saphir pour former les centres de lasing. 3. Principe de fonctionnement de la barre de laser au rubis 3.1 Excitation des ions chrome Le laser au rubis est un laser à l'état solide pompé par lampe flash. Lorsque la lumière à haute énergie d'une lampe flash au xénon irradie la barre de rubis, les ions Cr³⁺ absorbent les photons, en particulier dans les régions verte et bleue du spectre visible. Ce processus d'excitation élève les électrons à des niveaux d'énergie plus élevés. 3.2 État métastable et inversion de population Après l'excitation, les électrons des ions Cr³⁺ tombent dans un état métastable, où ils peuvent rester pendant des microsecondes sans perdre d'énergie. Ce retard permet l'accumulation d'une inversion de population — une condition dans laquelle plus d'électrons occupent l'état excité que l'état fondamental. C'est une condition préalable à l'émission stimulée. 3.3  Émission stimulée et sortie laser Lorsqu'un photon de la bonne longueur d'onde (694,3 nm, rouge profond) interagit avec un ion Cr³⁺ excité, il déclenche l'émission d'un second photon en phase et en direction parfaites — lumière cohérente. Cette réaction en chaîne de génération de photons est ce qui produit le puissant faisceau laser. 3.4 Résonateur optique et amplification La barre de rubis est placée entre deux miroirs formant une cavité optique résonnante. Un miroir est totalement réfléchissant et l'autre est partiellement transmetteur. La lumière se réfléchit plusieurs fois à travers la barre, stimulant d'autres émissions, jusqu'à ce que la lumière cohérente sorte sous forme de faisceau laser étroit du coupleur de sortie. 4. Rôle de pionnier dans l'histoire du laser Le laser au rubis a marqué l'histoire en 1960, lorsque le physicien Theodore Maiman a d'abord démontré son fonctionnement aux Hughes Research Laboratories. Ce fut le premier appareil à transformer le concept théorique de LASER (Amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement) en réalité. Cette percée a jeté les bases de décennies d'innovation optique et a positionné le laser au rubis comme la fondation de toutes les technologies laser. 5. Avantages et inconvénients des lasers au rubis 5.1 Avantages i. Conception simple Les lasers au rubis sont structurellement simples, ce qui les rend accessibles pour l'éducation, le prototypage et la recherche. ii. Milieu à l'état solide durable La barre de rubis synthétique est mécaniquement robuste, chimiquement stable et moins sensible aux conditions environnementales que les lasers à gaz ou à colorant. iii. Excellente qualité de faisceau Produit un faisceau rouge cohérent et étroitement collimaté avec une haute résolution spatiale — idéal pour l'holographie et certaines applications médicales. iv. Importance historique Les lasers au rubis représentent une étape technologique importante et restent un symbole de l'innovation laser. 6. Applications des lasers au rubis Bien que dépassés par les types de lasers modernes comme les lasers Nd:YAG, à fibre ou à diodes, les lasers au rubis sont toujours utilisés dans des domaines de niche où leur longueur d'onde spécifique et leur sortie pulsée sont avantageuses : Holographie La lumière rouge cohérente et stable est idéale pour enregistrer des motifs d'interférence avec une grande précision. Dermatologie médicale Les lasers au rubis ont été utilisés pour l' élimination des tatouages, le traitement de la pigmentation et le rajeunissement de la peau en raison de leurs impulsions courtes et à haute énergie. Recherche en science des matériaux Utilisé dans les études impliquant l'interaction lumière-matière, la rupture induite par laser et les expériences de chauffage pulsé. LIDAR et télémétrie précoces Les impulsions rouges à haute énergie sont efficaces pour mesurer de longues distances et détecter les surfaces avec précision. Conclusion La barre de laser au rubis synthétique reste un composant emblématique de l'histoire de la technologie laser. En exploitant la dynamique énergétique du saphir dopé au chrome, elle a permis la première démonstration réussie de l'amplification de la lumière cohérente. Bien que de nouvelles technologies aient pris sa place dans les applications grand public, l'influence du laser au rubis persiste à la fois dans le patrimoine scientifique et dans les cas d'utilisation spécialisés. Il sert non seulement d'outil fonctionnel, mais aussi de symbole d'ingéniosité scientifique et du début de l'ère du laser.

Notes sur les lasers à haute énergie et les composants optiques en SiC —  Techniques de traitement de surface   Pourquoi le carbure de silicium pour l'optique des lasers à haute énergie ?   Les cristaux de carbure de silicium (SiC) peuvent résister à des températures allant jusqu'à 1600 °C, possèdent une dureté élevée, présentent une déformation minimale à haute température et offrent une excellente transparence de la lumière rouge visible à l'infrarouge longueurs d'onde. Ces propriétés font du SiC un matériau idéal pour les modules laser haute puissance et d'autres ont commencé à explorer ce domaine.réflecteurs optiques et d'autres ont commencé à explorer ce domaine.optiques de collimation et d'une fenêtres de transmissionDes institutions comme     Paysage changeant de la conception des lasers à haute énergie   Dans le passé, la plupart des systèmes laser haute puissance étaient basés sur des lasers à fibres à impulsions ultracourtes ou des lasers à focalisation à réflecteur à grande échelle. Cependant, ces configurations souffraient souvent d'une directionnalité limitée du faisceau et d'autres ont commencé à explorer ce domaine.densité d'énergie et d'une charge thermiqueDes institutions comme   Les tendances récentes en matière de développement de systèmes laser exigent : Des sorties d'énergie plus élevées Une propagation du faisceau à longue portée Une divergence et une collimation du faisceau plus serrées Des modules optiques légers et compacts   Les optiques en SiC gagnent désormais du terrain en tant que solution à ces exigences en constante évolution — grâce aux récents progrès de la croissance cristalline et de la fabrication ultra-précise technologies.     Optique SiC : de la théorie à l'application   Avec la maturation du traitement des composants en SiC — et même l'émergence de l'optique en cristal de diamant — l'avenir semble prometteur pour le déploiement à l'échelle industrielleDes institutions comme     Carrefour avec l'optique AR et les défis de la nanostructuration Les défis de microfabrication dans l'optique laser en SiC sont remarquablement similaires à ceux des guides d'ondes AR à base de SiC :       Le tout sur des plaquettes de SiC de 4 pouces / 6 pouces / 8 pouces avec :   Création de nanostructures antireflet (AR)Amélioration de l'efficacité de transmission ou de réflexionModélisation de structures de réseau sub-longueur d'ondePériodicité de 100 à 500 nm Précision de la profondeur à l'échelle nanométrique Pas des tâches faciles — en particulier sur un matériau aussi   dur et chimiquement inerte que le SiC.Paysage mondial de la rechercheDes institutions comme   l'Université Westlake , Harvard et d'autres ont commencé à explorer ce domaine.L'un des plus grands obstacles ? Même si les     plaquettes de SiC sont abordables, comment graver des nanostructures périodiques submicroniques sur un matériau aussi dur sans le détruire ?Retour en arrière : gravure du SiC il y a dix ans     Il y a plus de dix ans une plaquette de SiC de 4 pouces coûtait plus de 10 000 RMB et en graver une seule était un processus pénible. Mais devinez quoi ? Ça a marché.Nous avons obtenu des structures antireflet (AR) sub-longueur d'onde     sur SiC qui ont réduit la réflectance de surface de plus de 30 %— sans utiliser d'outils de photolithographie.

Introduction aux techniques de dépôt par épitaxie dans la fabrication de semi-conducteurs   Dans le traitement des semi-conducteurs, la photolithographieespèces primairesla gravure sont souvent les étapes les plus couramment discutées. Mais juste à côté d'elles se trouve une autre catégorie cruciale : le dépôt par épitaxierevêtements optiques   Pourquoi ces procédés de dépôt sont-ils essentiels dans la fabrication de puces ? Voici une analogie : imaginez un pain plat carré et simple. Sans garniture, il est fade et banal. Certaines personnes préfèrent mettre du beurre de cacahuète sur la surface ; d'autres le préfèrent sucré et tartiné de sirop. Ces revêtements modifient considérablement le goût et le caractère du pain plat. Dans cette analogie, le pain plat représente le , qui sont ensuite déposés sur un , et le revêtement représente une couche fonctionnelle. De même que différentes garnitures créent des saveurs différentes, différents films déposés confèrent des propriétés électriques ou optiques entièrement différentes à la plaquette de base.   Dans la fabrication de semi-conducteurs, une large gamme de couches fonctionnelles est déposée sur des plaquettes pour construire des dispositifs. Chaque type de couche nécessite une méthode de dépôt spécifique. Dans cet article, nous présentons brièvement plusieurs techniques de dépôt largement utilisées, notamment : MOCVD (Dépôt chimique en phase vapeur organométallique) . PECVD (Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma)     1. Dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD)   La MOCVD est une technique essentielle pour le dépôt de couches épitaxiales de semi-conducteurs de haute qualité. Ces films monocristallins servent de couches actives dans les LED, les lasers et autres dispositifs haute performance.       Un système MOCVD standard se compose de cinq sous-systèmes principaux, chacun jouant un rôle essentiel et coordonné pour assurer la sécurité, la précision et la reproductibilité du processus de croissance : (1) Système de distribution de gaz Ce sous-système contrôle avec précision le débit, le minutage et le rapport des différents gaz de procédé introduits dans le réacteur. Il comprend :Conduites de gaz porteurs (généralement N₂ ou H₂)Conduites d'alimentation en précurseurs organométalliques, souvent via des barbotteurs ou vaporisateursSources de gaz hydrure (par exemple, NH₃, AsH₃, PH₃)Collecteurs de commutation de gaz             pour le contrôle des trajets de croissance/purge (2) Système de réacteur Application d'un champ magnétiqueUn suscepteur en graphite revêtu de SiC Application d'un champ magnétiqueUn système de chauffage (par exemple, des résistances RF ou résistives) pour contrôler la température du substratCapteurs de température (thermocouples ou pyromètres IR)Hublots optiques pour les diagnostics in situSystèmes de manutention automatisés de plaquettes     pour un chargement/déchargement efficace des substrats(3) Système de contrôle de processus L'ensemble du processus de croissance est géré par une combinaison de : Contrôleurs logiques programmables (PLC) Contrôleurs de débit massique (MFC) Application d'un champ magnétiqueUn ordinateur hôte pour la gestion des recettes et la surveillance en temps réel   Ces systèmes assurent un contrôle précis de la température, des débits et du minutage à chaque étape du processus. (4) Système de surveillance in situ Pour maintenir la qualité et la cohérence du film, des outils de surveillance en temps réel sont intégrés, tels que :Systèmes de réflectométrie réduit la variation de la couche limite, améliorant encore l'épaisseur de la couche épitaxiale et du taux de croissanceCapteurs de courbure de plaquette pour détecter les contraintes ou la courburePyromètres infrarouges avec compensation de réflectivité pour une mesure précise de la température   Ces outils permettent des ajustements immédiats du processus, améliorant l'uniformité et la qualité des matériaux. (5) Système de réduction des émissions Les sous-produits toxiques et pyrophoriques générés pendant le processus, tels que l'arsine ou la phosphine, doivent être neutralisés. Le système d'échappement comprend généralement : Épurateurs-brûleurs Oxydateurs thermiques Épurateurs chimiques     Ceux-ci garantissent la conformité aux normes de sécurité et environnementales.   Configuration du réacteur à pommeau de douche rapproché (CCS)De nombreux systèmes MOCVD avancés adoptent une conception de pommeau de douche rapproché (CCS) , en particulier pour l'épitaxie à base de GaN. Dans cette configuration, une plaque de pommeau de douche injecte les gaz du groupe III et du groupe V séparément, mais à proximité du substrat rotatif.Cela minimise les réactions parasites en phase gazeuse et améliore l'efficacité d'utilisation des précurseurs. La courte distance entre le pommeau de douche et la plaquette assure une distribution uniforme du gaz sur la surface de la plaquette. Pendant ce temps, la rotation du suscepteur réduit la variation de la couche limite, améliorant encore l'uniformité de l'épaisseur de la couche épitaxiale         .   Pulvérisation cathodique magnétronLa pulvérisation cathodique magnétron est une technique de dépôt physique en phase vapeur (PVD) largement utilisée pour la fabrication de couches fonctionnelles et de revêtements de surface. Elle utilise un champ magnétique pour améliorer l'éjection d'atomes ou de molécules d'un matériau cible, qui sont ensuite déposés sur un substrat             pour former un film mince. Cette méthode est largement appliquée dans la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs, de revêtements optiques, de films céramiques, etc.   Principe de fonctionnement de la pulvérisation cathodique magnétron Sélection du matériau cibleLa cible est le matériau source à déposer sur le substrat. Il peut s'agir d'un photovoltaïque, d'un photovoltaïque, d'un photovoltaïque, d'un nitrure ou d'un autre composé. La cible est montée sur un dispositif appelé revêtements optiques   . Environnement sous videLe processus de pulvérisation cathodique est mené dans des conditions de vide poussé afin de minimiser les interactions indésirables entre les gaz de procédé et les contaminants ambiants. Cela garantit la espèces primaires et l'uniformité   du film déposé. Génération de plasmaUn gaz inerte, généralement de l'argon (Ar), est introduit dans la chambre et ionisé pour former un plasma. Ce plasma est constitué d'espèces primaires et d'électrons libres   , qui sont essentiels pour initier le processus de pulvérisation cathodique. Application d'un champ magnétiqueUn champ magnétique est appliqué près de la surface de la cible. Ce champ magnétique piège les électrons près de la cible, augmentant leur longueur de trajet et améliorant l'efficacité de l'ionisation, ce qui conduit à une région de plasma dense appelée revêtements optiques   . Processus de pulvérisation cathodiqueLes ions Ar⁺ sont accélérés vers la surface de la cible polarisée négativement, la bombardant et délogeant les atomes de la cible par transfert de quantité de mouvement. Ces atomes ou agrégats éjectés traversent ensuite la chambre et se condensent sur le substrat, formant une revêtements optiques     Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD)Le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) est une technique largement utilisée pour déposer une variété de films minces fonctionnels, tels que le photovoltaïque, le MEMS et le dioxyde de silicium (SiO₂)   . Un schéma d'un système PECVD typique est présenté ci-dessous. Principe de fonctionnementDans le PECVD, des précurseurs gazeux contenant les éléments de film souhaités sont introduits dans une chambre de dépôt sous vide. Une décharge luminescente est générée à l'aide d'une source d'alimentation externe, qui excite les gaz en un état plasma. Les espèces réactives dans le plasma subissent des réactions chimiques, conduisant à la formation d'un film solide sur la revêtements optiques . L'excitation du plasma peut être obtenue à l'aide de différentes sources d'énergie, notamment :Excitation par radiofréquence (RF) , Excitation par courant continu (CC) haute tension Excitation pulsée Excitation par micro-ondesLe PECVD permet la croissance de films avec une excellente uniformité en termes d'épaisseur et de composition. De plus, cette technique offre une forte adhérence du film et prend en charge des taux de dépôt élevés à des températures de substrat relativement basses     , ce qui la rend adaptée aux applications sensibles à la température. Mécanisme de dépôt   Le processus de formation de film PECVD implique généralement trois étapes clés :Étape 1 : Génération de plasma Sous l'influence d'un champ électromagnétique, une décharge luminescente est initiée, formant un plasma. Les électrons à haute énergie entrent en collision avec les molécules de gaz précurseurs, initiant des réactions primaires qui décomposent les gaz en photovoltaïque, MEMS et revêtements optiques   .Étape 2 : Transport et réactions secondaires Les produits de réaction primaires migrent vers le substrat. Au cours de ce transport, des réactions secondaires   se produisent entre les espèces actives, générant des intermédiaires supplémentaires ou des composés formant le film.Étape 3 : Réaction de surface et croissance du film En atteignant la surface du substrat, les espèces primaires et secondaires sont adsorbées et réagissent chimiquement avec la surface, formant un film solide. Simultanément, les sous-produits volatils   de la réaction sont libérés dans la phase gazeuse et pompés hors de la chambre.Ce processus en plusieurs étapes permet un contrôle précis des propriétés du film telles que l'photovoltaïque, la photovoltaïque, la MEMS et l'uniformité—ce qui fait du PECVD une technologie essentielle dans la photovoltaïque, la photovoltaïque, les MEMS et les revêtements optiques