Med den snabba utvecklingen av förstärkt verklighet (AR)-teknik övergår smarta glasögon, som en viktig bärare av AR-teknik, gradvis från koncept till verklighet. Den utbredda användningen av smarta glasögon står dock fortfarande inför många tekniska utmaningar, särskilt när det gäller displayteknik, vikt, värmeavledning och optisk prestanda. Under senare år har kiselkarbid (SiC), som ett framväxande material, använts i stor utsträckning i olika krafthalvledarkomponenter och moduler. Det är nu på väg in i AR-glasögonområdet som ett viktigt material. Kiselkarbidens höga brytningsindex, utmärkta värmeavledningsegenskaper och höga hårdhet, bland andra egenskaper, visar betydande potential för tillämpning inom displayteknik, lättviktsdesign och värmeavledning av AR-glasögon. Vi kan erbjudaSiC-skiva, vilket spelar en avgörande roll för att förbättra dessa områden. Nedan kommer vi att utforska hur kiselkarbid kan åstadkomma revolutionerande förändringar inom smarta glasögon utifrån dess egenskaper, tekniska genombrott, marknadstillämpningar och framtidsutsikter.
Egenskaper och fördelar med kiselkarbid
Kiselkarbid är ett halvledarmaterial med brett bandgap och utmärkta egenskaper som hög hårdhet, hög värmeledningsförmåga och högt brytningsindex. Dessa egenskaper ger det omfattande potential för användning i elektroniska apparater, optiska apparater och värmehantering. Specifikt inom området smarta glasögon återspeglas fördelarna med kiselkarbid främst i följande aspekter:
Högt brytningsindex: Kiselkarbid har ett brytningsindex på över 2,6, vilket är mycket högre än traditionella material som harts (1,51–1,74) och glas (1,5–1,9). Ett högt brytningsindex innebär att kiselkarbid mer effektivt kan begränsa ljusutbredning, vilket minskar ljusenergiförlusten och därigenom förbättrar skärmens ljusstyrka och synfält (FOV). Metas Orion AR-glasögon använder till exempel kiselkarbidvågledarteknik, vilket uppnår ett synfält på 70 grader, vilket vida överstiger 40-graders synfält för traditionella glasmaterial.
Utmärkt värmeavledning: Kiselkarbid har en värmeledningsförmåga som är hundratals gånger högre än vanligt glas, vilket möjliggör snabb värmeledning. Värmeavledning är en viktig fråga för AR-glasögon, särskilt vid skärmar med hög ljusstyrka och långvarig användning. Kiselkarbidlinser kan snabbt överföra värmen som genereras av optiska komponenter, vilket förbättrar enhetens stabilitet och livslängd. Vi kan tillhandahålla SiC-skivor som säkerställer effektiv värmehantering i sådana applikationer.
Hög hårdhet och slitstyrka: Kiselkarbid är ett av de hårdaste materialen som är kända, näst efter diamant. Detta gör kiselkarbidlinser mer slitstarka och lämpliga för dagligt bruk. Däremot är glas- och hartsmaterial mer benägna att repas, vilket påverkar användarupplevelsen.
Anti-regnbågseffekt: Traditionella glasmaterial i AR-glasögon tenderar att producera en regnbågseffekt, där omgivande ljus reflekteras från vågledarytan, vilket skapar dynamiska färgade ljusmönster. Kiselkarbid kan effektivt eliminera detta problem genom att optimera gitterstrukturen, vilket förbättrar visningskvaliteten och eliminerar regnbågseffekten som orsakas av reflektioner av omgivande ljus på vågledarytan.
Teknologiska genombrott med kiselkarbid i AR-glasögon
Under senare år har de tekniska genombrotten för kiselkarbid i AR-glasögon främst fokuserat på utvecklingen av diffraktionsvågledarlinser. En diffraktionsvågledare är en displayteknik som kombinerar ljusets diffraktionsfenomen med vågledarstrukturer för att sprida bilder som genereras av optiska komponenter genom gittret i linsen. Detta minskar linsens tjocklek, vilket gör att AR-glasögon ser mer ut som vanliga glasögon.
I oktober 2024 introducerade Meta (tidigare Facebook) användningen av kiselkarbidetsade vågledare i kombination med mikro-LED:er i sina Orion AR-glasögon, vilket löser viktiga flaskhalsar inom områden som synfält, vikt och optiska artefakter. Metas optikforskare Pascual Rivera uppgav att kiselkarbidvågledartekniken fullständigt förändrade visningskvaliteten hos AR-glasögon och förändrade upplevelsen från "discokulliknande regnbågsljusfläckar" till en "konsertsalliknande lugn upplevelse".
I december 2024 utvecklade XINKEHUI framgångsrikt världens första 12-tums halvisolerande enkristallsubstrat av kiselkarbid med hög renhet, vilket markerade ett stort genombrott inom området stora substrat. Denna teknik kommer att påskynda tillämpningen av kiselkarbid i nya användningsområden som AR-glas och kylflänsar. Till exempel kan en 12-tums kiselkarbidskiva producera 8–9 par AR-glaslinser, vilket avsevärt förbättrar produktionseffektiviteten. Vi kan tillhandahålla SiC-skivor för att stödja sådana tillämpningar inom AR-glasindustrin.
Nyligen inledde XINKEHUI, leverantör av kiselkarbidsubstrat, ett samarbete med MOD MICRO-NANO, ett företag som tillverkar mikronanooptoelektroniska enheter, för att etablera ett joint venture inriktat på utveckling och marknadsfrämjande av AR-diffraktionsvågledarlinsteknik. XINKEHUI, med sin tekniska expertis inom kiselkarbidsubstrat, kommer att tillhandahålla högkvalitativa substrat för MOD MICRO-NANO, vilket kommer att utnyttja dess fördelar inom mikronanooptisk teknik och AR-vågledarbearbetning för att ytterligare optimera prestandan hos diffraktionsvågledare. Detta samarbete förväntas påskynda tekniska genombrott inom AR-glasögon och främja branschens övergång mot högre prestanda och lättare design.
På SPIE AR|VR|MR-utställningen 2025 presenterade MOD MICRO-NANO sina andra generationens AR-glasögon i kiselkarbid, som bara väger 2,7 gram och har en tjocklek på bara 0,55 millimeter, vilket är lättare än vanliga solglasögon. Detta ger användarna en nästan omärkbar bärupplevelse och en verkligt "lätt" design.
Användningsfall av kiselkarbid i AR-glasögon
I tillverkningsprocessen för kiselkarbidvågledare övervann Metas team utmaningarna med sned etsningstekniken. Forskningschefen Nihar Mohanty förklarade att sned etsning är en icke-traditionell gitterteknik som etsar linjer i en lutande vinkel för att optimera ljuskopplings- och avkopplingseffektiviteten. Detta genombrott lade grunden för massanvändningen av kiselkarbid i AR-glasögon.
Metas Orion AR-glasögon är en representativ tillämpning av kiselkarbidteknik inom AR. Genom att använda kiselkarbidvågledarteknik uppnår Orion ett 70-graders synfält och åtgärdar effektivt problem som ghosting och regnbågseffekten.
Giuseppe Carafiore, Metas ledare inom AR-vågledarteknik, noterade att kiselkarbids höga brytningsindex och värmeledningsförmåga gör det till ett idealiskt material för AR-glasögon. Efter att ha valt material var nästa utmaning att utveckla vågledaren, närmare bestämt den sneda etsningsprocessen för gittret. Carafiore förklarade att gittret, som ansvarar för att koppla ljus in i och ut ur linsen, måste använda sned etsning. De etsade linjerna är inte arrangerade vertikalt utan är fördelade i en lutande vinkel. Nihar Mohanty tillade att de var det första teamet globalt som uppnådde sned etsning direkt på enheter. År 2019 byggde Nihar Mohanty och hans team en dedikerad produktionslinje. Innan dess fanns ingen utrustning tillgänglig för att etsa kiselkarbidvågledare, och tekniken var inte heller genomförbar utanför labbet.
Utmaningar och framtidsutsikter för kiselkarbid
Även om kiselkarbid visar stor potential inom AR-glasögon, står dess tillämpning fortfarande inför flera utmaningar. För närvarande är kiselkarbidmaterialet dyrt på grund av dess långsamma tillväxthastighet och svåra bearbetning. Till exempel kostar en enda kiselkarbidlins för Metas Orion AR-glasögon så mycket som 1 000 dollar, vilket gör det svårt att möta konsumentmarknadens behov. Men med den snabba utvecklingen av elfordonsindustrin minskar kostnaden för kiselkarbid gradvis. Dessutom kommer utvecklingen av stora substrat (som 12-tums wafers) att ytterligare driva kostnadsminskningar och effektivitetsförbättringar.
Kiselkarbidens höga hårdhet gör den också utmanande att bearbeta, särskilt vid tillverkning av mikronanostrukturer, vilket leder till låga utbyten. I framtiden, med djupare samarbete mellan leverantörer av kiselkarbidsubstrat och tillverkare av mikronanooptik, förväntas detta problem vara löst. Kiselkarbids tillämpning i AR-glasögon är fortfarande i ett tidigt skede, vilket kräver att fler företag investerar i forskning och utrustning för kiselkarbid av optisk kvalitet. Metas team förväntar sig att andra tillverkare kommer att börja utveckla sin egen utrustning, eftersom ju fler företag som investerar i forskning och utrustning för kiselkarbid av optisk kvalitet, desto starkare kommer AR-glasögonindustrins ekosystem för konsumentkvalitet att bli.
Slutsats
Kiselkarbid, med sitt höga brytningsindex, utmärkta värmeavledning och höga hårdhet, håller på att bli ett viktigt material inom AR-glasögon. Från samarbetet mellan XINKEHUI och MOD MICRO-NANO till den framgångsrika tillämpningen av kiselkarbid i Metas Orion AR-glasögon har potentialen hos kiselkarbid i smarta glasögon demonstrerats till fullo. Trots utmaningar som kostnader och tekniska hinder förväntas kiselkarbid, allt eftersom industrikedjan mognar och tekniken fortsätter att utvecklas, lysa inom AR-glasögonområdet och driva smarta glasögon mot högre prestanda, lättare vikt och bredare användning. I framtiden kan kiselkarbid bli det vanligaste materialet inom AR-industrin och inleda en ny era av smarta glasögon.
Potentialen för kiselkarbid är inte begränsad till AR-glasögon; dess tvärbranschrelaterade tillämpningar inom elektronik och fotonik visar också stora möjligheter. Till exempel utforskas tillämpningen av kiselkarbid inom kvantberäkning och högpresterande elektroniska enheter aktivt. I takt med att tekniken utvecklas och kostnaderna minskar förväntas kiselkarbid spela en avgörande roll inom fler områden och påskynda utvecklingen av relaterade industrier. Vi kan tillhandahålla SiC-skivor för olika tillämpningar och stödja framsteg inom både AR-teknik och därefter.
Relaterad produkt
8-tums 200 mm 4H-N SiC-skiva, ledande attrapp, forskningskvalitet
Publiceringstid: 1 april 2025