Mot bakgrund av AI-revolutionen blir AR-glasögon gradvis alltmer allmänt kända. Som ett paradigm som sömlöst blandar virtuella och verkliga världar skiljer sig AR-glasögon från VR-enheter genom att låta användare uppfatta både digitalt projicerade bilder och omgivande ljus samtidigt. För att uppnå denna dubbla funktion – att projicera mikrodisplaybilder in i ögonen samtidigt som den externa ljustransmissionen bevaras – använder AR-glasögon av optisk kiselkarbid (SiC) en vågledararkitektur (ljusledare). Denna design utnyttjar total intern reflektion för att överföra bilder, analogt med optisk fiberöverföring, vilket illustreras i det schematiska diagrammet.
Vanligtvis kan ett 15 cm högrent halvisolerande substrat ge två par glas, medan ett 20 cm substrat rymmer 3–4 par. Användningen av SiC-material ger tre avgörande fördelar:
- Exceptionellt brytningsindex (2,7): Möjliggör ett synfält (FOV) i fullfärg på >80° med ett enda linslager, vilket eliminerar regnbågsartefakter som är vanliga i konventionella AR-designer.
- Integrerad trefärgad (RGB) vågledare: Ersätter flerskiktade vågledarstackar, vilket minskar enhetens storlek och vikt.
- Överlägsen värmeledningsförmåga (490 W/m·K): Minskar optisk nedbrytning orsakad av värmeackumulering.
Dessa fördelar har drivit en stark marknadsefterfrågan på SiC-baserade AR-glas. Den optiska SiC som används består vanligtvis av högrena halvisolerande (HPSI) kristaller, vars stränga beredningskrav bidrar till nuvarande höga kostnader. Följaktligen är utvecklingen av HPSI SiC-substrat avgörande.
1. Syntes av halvisolerande SiC-pulver
Industriell produktion använder huvudsakligen högtemperatur självpropagerande syntes (SHS), en process som kräver noggrann kontroll:
- Råmaterial: 99,999 % rent kol-/kiselpulver med partikelstorlekar på 10–100 μm.
- Degelns renhet: Grafitkomponenter genomgår högtemperaturrening för att minimera diffusion av metalliska föroreningar.
- Atmosfärkontroll: 6N-renhet argon (med inline-renare) undertrycker kväveinkorporering; spår av HCl/H₂-gaser kan införas för att förånga borföreningar och minska kväve, även om H₂-koncentrationen kräver optimering för att förhindra grafitkorrosion.
- Utrustningsstandarder: Syntesugnar måste uppnå ett basvakuum på <10⁻⁴ Pa, med rigorösa protokoll för läckagekontroll.
2. Kristalltillväxtutmaningar
HPSI SiC-tillväxt delar liknande renhetskrav:
- Råmaterial: SiC-pulver med 6N+-renhet med B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O under tröskelvärdena och minimalt med alkalimetaller (Na/K).
- Gassystem: 6N argon/väteblandningar förbättrar resistiviteten.
- Utrustning: Molekylära pumpar säkerställer ultrahögt vakuum (<10⁻⁶ Pa); förbehandling av degeln och kvävgasrensning är avgörande.
Innovationer inom substratbearbetning
Jämfört med kisel kräver SiC:s förlängda tillväxtcykler och inneboende stress (vilket orsakar sprickbildning/kantflisning) avancerad bearbetning:
- Laserskärning: Ökar utbytet från 30 wafers (350 μm, trådsåg) till >50 wafers per 20 mm boule, med potential för 200 μm gallring. Bearbetningstiden minskar från 10–15 dagar (trådsåg) till <20 min/wafer för 8-tums kristaller.
3. Branschsamarbeten
Metas Orion-team har varit pionjärer inom implementering av optisk SiC-vågledare, vilket har sporrat till investeringar i forskning och utveckling. Viktiga partnerskap inkluderar:
- TankeBlue & MUDI Micro: Gemensam utveckling av AR-diffraktiva vågledarlinser.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL och Kunyou Optoelectronics: Strategisk allians för integration av AI/AR-leveranskedjan.
Marknadsprognoser uppskattar 500 000 SiC-baserade AR-enheter årligen år 2027, vilket kommer att förbruka 250 000 6-tums (eller 125 000 8-tums) substrat. Denna utveckling understryker SiC:s transformerande roll inom nästa generations AR-optik.
XKH specialiserar sig på att leverera högkvalitativa 4H-halvisolerande (4H-SEMI) SiC-substrat med anpassningsbara diametrar från 2 tum till 8 tum, skräddarsydda för att möta specifika applikationskrav inom RF, kraftelektronik och AR/VR-optik. Våra styrkor inkluderar pålitlig volymförsörjning, precisionsanpassning (tjocklek, orientering, ytfinish) och fullständig intern bearbetning från kristalltillväxt till polering. Utöver 4H-SEMI erbjuder vi även 4H-N-typ, 4H/6H-P-typ och 3C-SiC-substrat, som stöder olika halvledar- och optoelektroniska innovationer.
Publiceringstid: 8 augusti 2025