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          中科鋼研節能科技有限公司
          CISRI-ZHONGKE ENERGY CONSERVATION AND TECHNOLOGY CO.,LTD

          藍寶石

          26/05.2018

          【主營業務介紹】

          人造藍寶石技術

                人造藍寶石的化學成分主要是三氧化二鋁,具有耐腐蝕,高硬度的物理特性。

                藍寶石單晶的制備工藝路線較多,其中比較典型有以下幾種:提拉法(CZ),坩堝下降法,熱交換法(HEM),泡生法(KY)。除了以上幾項主流的方法外,還有溫度梯度法(TGT)、焰熔法、導模法(EFG),水平結晶法(HDC)等。中科鋼研節能科技有限公司采用的藍寶石長晶工藝主要是泡生法和導模法。泡生法(KY)是由美國Kyropouls發明,這種方法是將一根受冷的籽晶與熔體接觸,如果界面的溫度低于凝固點,則籽晶開始生長,為了使晶體不斷長大,就需要逐漸降低熔體的溫度,同時旋轉晶體,以改善熔體的溫度分布。也可以緩慢的(或分階段的)上提晶體,以擴大散熱面。晶體在生長過程中或生長結束時不與坩堝壁接觸,這就大大減少了晶體的應力。導模法(EFG)是將原料置于鎢鉬坩堝中,借由高調波感應加熱器加熱原料使之熔化,于坩堝中間放置模具,利用毛細作用讓溶體攤平于模具的上方表面,形成一薄膜,放下籽晶使之碰觸到薄膜,于是薄膜在晶種的端面上結晶,形成與晶種相同結構的單晶,籽晶緩慢往上拉升,逐漸生長單晶,同時坩堝中供應熔體補充薄膜。

                藍寶石作為一種重要的技術晶體,由于優質人工藍寶石晶體材料在0.2~5.50μm波段內具有較好的透光性,紅外透過率幾乎不隨溫度變化,對紫外線、可見光的透射率也很高,因此常用它來代替其它光學材料制作光學元件、透紅外線光學窗片,并被廣泛地應用于紅外及遠紅外軍用裝備方面,如:應用于夜視紅外和遠紅外瞄準鏡、夜視攝像機等儀器和衛星、空間技術的儀器儀表中以及用作高功率激光器的窗口、各種光學棱鏡、光學窗口、UV和IR窗口及透鏡、低溫實驗的觀察口、航海航天航空用高精密儀器儀表等方面得到充分應用。藍寶石應用具有廣闊的前景,尤其是在電子消費和LED基礎應用領域,隨著藍寶石生產技術的不斷提高以及生產成本的持續降低,除了以往LED襯底的應用外,藍寶石在近年廣受各產業的關注,世界各國無不看好藍寶石襯底商機。藍寶石襯底主要是用在生產LED晶圓上的材料,具有高硬度、高介電系數、高熱導系數等優越特性。目前可用于LED襯底的材料主要有硅、碳化硅、藍寶石、氮化鎵等。預計在未來10到30年范圍,藍寶石單晶仍然是LED襯底材料的理想選擇。

          項目優勢:

                由專家組成的藍寶石專家團隊,研制出的泡生法、導模法、水平定向凝固法三種方法的優勢具體體現在:

          【高品質、大規格】       

                高純凈度、高透光率、低雜質,可滿足高端醫療和軍工要求。以100kg級量產為起點,在3-5年內,逐步實現120-150公斤級晶體量產。

          【低成本、高成品率】 

                中科鋼研85公斤級長晶設備電耗與國內45公斤級設備相當,可節電30%以上。100公斤級藍寶石長晶周期11天比國內其他企業縮短長晶周期4至7天,耗電大幅降低僅為17500度,在成品率方面,比國內同行高出10%左右。

          【多種長晶技術并用】

                泡生法、導模法、水平定向凝固法并用,根據需求采用不同的長晶技術。

          【高自動化生產工藝】

                中科節能的生產工藝,自動化程度大大提高同,降低對個人操作經驗的依賴,大幅提升成品率。

              

           

          項目產品:

                本項目生產的人造藍寶石產品以100kg人造藍寶石晶體、4英寸和6英寸晶棒為主,2英寸晶棒為輔助產品。前期以滿足消費電子窗口材料、軍工及航天光學窗口、醫療及奢侈品以及高端LED為主,針對消費電子、醫療、軍工及航天領域成立獨立部門,有針對性進行應用產品開發 

           

          主要經濟指標分析

           

          應用范圍:

                藍寶石應用已進入了快速增長期,在軍工、醫療、消費電子和LED行業使用量不斷增長。

           

           

          消費電子領域

                從當前藍寶石材料的應用來看,LED需求預計消耗200萬到300萬片的產能,而隨著高端手機和平板鏡頭、home鍵應用的普及以及Apple watch的市場導入,藍寶石材料的應用將越發廣闊。美國著名科技雜志《Popular Science》公布的100項最佳科技成果,其中手機藍寶石屏幕被評為十大最新技術之一。藍寶石屏幕的出現將會減少屏幕的損壞,大大提高手機的耐用度。

                藍寶石應用于智能手機屏幕將帶來藍寶石市場的大爆發。目前華為、金立等均已推出藍寶石屏幕手機。根據2015年全球的智能手機防護玻璃出貨量16億片計算,若其中40%由藍寶石替代,即至少可達到160億美元的市場規模。經測算,藍寶石手機屏幕需求將帶動近2萬臺藍寶石長晶爐的產能。

           

                2016年12月中科節能、國宏中晶聯手深圳大米智科推出世界首款全系列藍寶石屏手機“M7” ,開創了藍寶石在消費電子—手機保護屏應用的新篇章。中科節能董事長張巖先生作為特邀嘉賓參加了產品發布會并進行了《藍寶石與消費電子》主旨發言。

                可穿戴設備的興起為藍寶石應用帶來新空間,Apple Watch顯示屏采用藍寶石材料,帶來藍寶石產業的新熱潮。2015全年Apple Watch出貨數量達到兩千萬只,僅蓋板玻璃一項將使用約3080萬毫米2英寸藍寶石片,占當年全球藍寶石晶棒產出量的18%??纱┐髟O備配備的顯示設備和各類窗口將成為藍寶石又一大新興應用領域。

          醫療領域;

                歐美等國家已在醫療光學器件、手術刀等方面大規模應用藍寶石材料。在北美、歐洲尤其德國,人造藍寶石植入物正逐步取代鈦合金材料,成為主流。2016年中國醫療人工關節市場容量約為46億元人民幣,年復合增長率高達25.4%,推廣人造藍寶石關節市場巨大。人造藍寶石在奢侈品領域也有著巨大的市場空間

          軍工及航天領域:

                透明裝甲由藍寶石與多層玻璃及聚碳酸酯材料壓制而成,能夠用于地面和空中多種戰斗平臺,可以減輕重量,抵御大口徑機槍或狙擊步槍的子彈。法國圣戈班集團生產多種尺寸的藍寶石透明裝甲,用于裝甲車。烏克蘭聯合歐洲開發透明裝甲并通過射擊驗證,裝備于裝甲運輸車。

               

                據申萬宏源研究分析,根據消費電子需求中不同種類的需求,以及智能手機和智能手表的出貨量預測,到2020年,全球人造藍寶石材料市場營業收入將從2015年的70.5億人民幣激增到341.5億人民幣,年均復合增長速度達到37.1%。

          LED及半導體領域:

                人造藍寶石晶體是LED及半導體電路襯底材料的最優選擇。2015年全球LED行業對藍寶石晶棒需求達到9873萬mm,同比增長12%,2016年第一季度需求量約2480.03萬mm,2016年需求量超過1億毫米,其尺寸正在由2英寸向4英寸、6英寸過渡。大尺寸藍寶石襯底材料將是未來發展趨勢

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