Glede na revolucijo umetne inteligence očala obogatene resničnosti postopoma vstopajo v javno zavest. Kot paradigma, ki brezhibno združuje virtualni in resnični svet, se očala obogatene resničnosti razlikujejo od naprav za navidezno resničnost, saj uporabnikom omogočajo hkratno zaznavanje digitalno projiciranih slik in svetlobe iz okolja. Za dosego te dvojne funkcionalnosti – projiciranja slik mikrozaslona v oči ob hkratnem ohranjanju prenosa zunanje svetlobe – očala obogatene resničnosti na osnovi optičnega silicijevega karbida (SiC) uporabljajo arhitekturo valovoda (svetlobnega vodnika). Ta zasnova izkorišča popolni notranji odboj za prenos slik, analogno prenosu skozi optična vlakna, kot je prikazano na shematskem diagramu.
Običajno lahko en 6-palčni visoko čist pol-izolacijski substrat da 2 para stekel, medtem ko 8-palčni substrat sprejme 3–4 pare. Uporaba SiC materialov prinaša tri ključne prednosti:
- Izjemen lomni količnik (2,7): Omogoča vidno polje (FOV) v polni barvi >80° z eno samo plastjo leče, s čimer odpravlja mavrične artefakte, ki so pogosti pri običajnih AR modelih.
- Integriran tribarvni (RGB) valovod: Nadomešča večplastne valovodne sloje, kar zmanjšuje velikost in težo naprave.
- Vrhunska toplotna prevodnost (490 W/m·K): Zmanjšuje optično degradacijo, ki jo povzroča kopičenje toplote.
Te prednosti so spodbudile močno povpraševanje na trgu po steklih AR na osnovi SiC. Optični SiC, ki se uporablja, je običajno sestavljen iz visoko čistih pol-izolacijskih (HPSI) kristalov, katerih stroge zahteve glede priprave prispevajo k trenutnim visokim stroškom. Zato je razvoj HPSI SiC substratov ključnega pomena.
1. Sinteza pol-izolacijskega prahu SiC
Industrijska proizvodnja pretežno uporablja visokotemperaturno samorazmnoževalno sintezo (SHS), postopek, ki zahteva natančen nadzor:
- Surovine: 99,999 % čisti ogljikovi/silicijev prah z velikostjo delcev 10–100 μm.
- Čistost lončka: Grafitne komponente so podvržene visokotemperaturnemu čiščenju, da se čim bolj zmanjša difuzija kovinskih nečistoč.
- Nadzor atmosfere: argon s čistočo 6N (z vgrajenimi čistilniki) zavira vključevanje dušika; sledi plinov HCl/H₂ se lahko uvedejo za uparjanje borovih spojin in zmanjšanje dušika, čeprav je treba koncentracijo H₂ optimizirati, da se prepreči korozija grafita.
- Standardi opreme: Sintezne peči morajo doseči osnovni vakuum <10⁻⁴ Pa, s strogimi protokoli za preverjanje puščanja.
2. Izzivi rasti kristalov
Rast HPSI SiC ima podobne zahteve glede čistosti:
- Surovina: SiC prah s čistočo 6N+ z B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O pod mejnimi vrednostmi in minimalno vsebnostjo alkalijskih kovin (Na/K).
- Plinski sistemi: 6N mešanice argona/vodika povečajo upornost.
- Oprema: Molekularne črpalke zagotavljajo ultra visok vakuum (<10⁻⁶ Pa); predobdelava lončka in čiščenje z dušikom sta ključnega pomena.
Inovacije pri obdelavi substratov
V primerjavi s silicijem podaljšani cikli rasti SiC in inherentna napetost (ki povzroča razpoke/kruške robov) zahtevajo napredno obdelavo:
- Lasersko rezanje: Poveča izkoristek s 30 rezin (350 μm, žična žaga) na >50 rezin na 20-milimetrsko kroglo, s potencialom za redčenje do 200 μm. Čas obdelave se skrajša z 10–15 dni (žična žaga) na <20 min/rezino za 8-palčne kristale.
3. Sodelovanje v industriji
Metina ekipa Orion je bila pionir pri uvajanju optičnih SiC valovodov, kar je spodbudilo naložbe v raziskave in razvoj. Ključna partnerstva vključujejo:
- TankeBlue in MUDI Micro: Skupni razvoj AR difrakcijskih valovodnih leč.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL in Kunyou Optoelectronics: Strateško zavezništvo za integracijo dobavne verige umetne inteligence/razširjene resničnosti.
Tržne napovedi ocenjujejo, da bo do leta 2027 letno proizvedenih 500.000 enot AR na osnovi SiC, ki bodo porabile 250.000 6-palčnih (ali 125.000 8-palčnih) substratov. Ta trend poudarja preobrazbeno vlogo SiC v optiki AR naslednje generacije.
XKH se specializira za dobavo visokokakovostnih 4H-polizolacijskih (4H-SEMI) SiC substratov s prilagodljivimi premeri od 2 do 8 palcev, prilagojenih specifičnim zahtevam uporabe v RF, močnostni elektroniki in AR/VR optiki. Naše prednosti vključujejo zanesljivo dobavo količin, natančno prilagajanje (debelina, orientacija, površinska obdelava) in popolno lastno obdelavo, od rasti kristalov do poliranja. Poleg 4H-SEMI ponujamo tudi substrate tipa 4H-N, 4H/6H-P in 3C-SiC, ki podpirajo različne inovacije na področju polprevodnikov in optoelektronike.
Čas objave: 8. avg. 2025