Mga Salamin sa AR nga Optical-Grade Silicon Carbide Waveguide: Pag-andam sa mga High-Purity Semi-Insulating Substrates

Tungod sa rebolusyon sa AI, ang mga AR glasses anam-anam nga misulod sa panimuot sa publiko. Isip usa ka paradigma nga hingpit nga nagsagol sa virtual ug tinuod nga kalibutan, ang mga AR glasses lahi sa mga VR device pinaagi sa pagtugot sa mga tiggamit nga makakita sa parehong digital nga gi-project nga mga imahe ug sa palibot nga kahayag sa dungan. Aron makab-ot kini nga dual functionality—pag-project sa mga microdisplay nga imahe ngadto sa mga mata samtang gipreserbar ang external light transmission—ang optical-grade silicon carbide (SiC)-based AR glasses naggamit ug waveguide (lightguide) architecture. Kini nga disenyo naggamit sa total internal reflection aron magpadala og mga imahe, susama sa optical fiber transmission, sama sa gipakita sa schematic diagram.

Kasagaran, ang usa ka 6-pulgada nga high-purity semi-insulating substrate makahatag og 2 ka parisan sa baso, samtang ang usa ka 8-pulgada nga substrate maka-accommodate og 3-4 ka parisan. Ang pagsagop sa mga materyales nga SiC naghatag og tulo ka kritikal nga bentaha:

1. Talagsaong refractive index (2.7): Makapahimo sa >80° full-color field of view (FOV) gamit ang usa ka lens layer, nga nagwagtang sa mga rainbow artifact nga komon sa naandan nga mga disenyo sa AR.
2. Integrated tri-color (RGB) waveguide: Mopuli sa multi-layer waveguide stacks, nga mokunhod sa gidak-on ug gibug-aton sa device.
3. Labaw nga thermal conductivity (490 W/m·K): Mopamenos sa optical degradation nga gipahinabo sa pagtigom sa kainit.

Kining mga bentaha nakaaghat sa kusog nga panginahanglan sa merkado alang sa mga baso nga AR nga nakabase sa SiC. Ang optical-grade nga SiC nga gigamit kasagaran gilangkoban sa mga kristal nga high-purity semi-insulating (HPSI), kansang estrikto nga mga kinahanglanon sa pag-andam nakatampo sa kasamtangang taas nga gasto. Tungod niini, ang pag-uswag sa mga substrate sa HPSI SiC hinungdanon kaayo.

1. Sintesis sa Semi-Insulating SiC Powder
Ang produksiyon sa industriyal nga sukod kasagaran naggamit ug high-temperature self-propagating synthesis (SHS), usa ka proseso nga nanginahanglan ug maampingong pagkontrol:

• Hilaw nga materyales: 99.999% puro nga carbon/silicon nga mga pulbos nga adunay gidak-on sa partikulo nga 10–100 μm.
• Kaputli sa tunawan: Ang mga sangkap sa graphite moagi sa taas nga temperatura nga pagputli aron maminusan ang pagkaylap sa hugaw sa metal.
• Pagkontrol sa atmospera: Ang 6N-purity argon (nga adunay in-line purifiers) mopugong sa pagsulod sa nitroheno; ang gamay nga HCl/H₂ nga mga gas mahimong ipaila aron moalisngaw ang mga boron compound ug makunhuran ang nitroheno, bisan kung ang konsentrasyon sa H₂ nanginahanglan og pag-optimize aron malikayan ang graphite corrosion.
• Mga sukdanan sa kagamitan: Ang mga synthesis furnace kinahanglan nga makab-ot ang <10⁻⁴ Pa base vacuum, nga adunay estrikto nga mga protocol sa pagsusi sa leak.

2. Mga Hamon sa Pagtubo sa Kristal
Ang HPSI SiC growth adunay parehas nga mga kinahanglanon sa kaputli:

• Feedstock: 6N+-purity SiC powder nga adunay B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O ubos sa threshold limits, ug minimal nga alkali metals (Na/K).
• Mga sistema sa gas: Ang 6N nga sagol nga argon/hydrogen nagpalambo sa resistivity.
• Kagamitan: Ang mga molecular pump nagsiguro sa ultrahigh vacuum (<10⁻⁶ Pa); ang crucible pre-treatment ug nitrogen purging importante kaayo.

2.1 Mga Inobasyon sa Pagproseso sa Substrate
Kon itandi sa silicon, ang dugay nga siklo sa pagtubo sa SiC ug ang kinaiyanhong stress (hinungdan sa pagliki/pagputol sa ngilit) nagkinahanglan og abanteng pagproseso:

• Paghiwa gamit ang laser: Mopataas sa ani gikan sa 30 ka wafer (350 μm, wire saw) ngadto sa >50 ka wafer kada 20-mm boule, nga adunay potensyal nga monipis og 200-μm. Ang oras sa pagproseso moubos gikan sa 10–15 ka adlaw (wire saw) ngadto sa <20 min/wafer para sa 8-pulgada nga mga kristal.

3. Mga Kolaborasyon sa Industriya

Ang Orion team sa Meta mao ang nanguna sa pagsagop sa optical-grade SiC waveguide, nga nagdasig sa mga pamuhunan sa R&D. Ang mga nag-unang panag-uban naglakip sa:

• TankeBlue ug MUDI Micro: Hiniusang pagpalambo sa mga AR diffractive waveguide lenses.
• Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL, ug Kunyou Optoelectronics: Estratehikong alyansa alang sa integrasyon sa AI/AR supply chain.

Ang mga proyeksyon sa merkado nagbanabana nga moabot og 500,000 ka SiC-based AR units kada tuig sa 2027, nga mokonsumo og 250,000 ka 6-pulgada (o 125,000 ka 8-pulgada) nga substrates. Kini nga trajectory nagpasiugda sa transformative nga papel sa SiC sa sunod nga henerasyon sa AR optics.

Ang XKH espesyalista sa pagsuplay og taas nga kalidad nga 4H-semi-insulating (4H-SEMI) SiC substrates nga adunay mapasibo nga mga diametro gikan sa 2-pulgada hangtod 8-pulgada, nga gipahaum aron matubag ang piho nga mga kinahanglanon sa aplikasyon sa RF, power electronics, ug AR/VR optics. Ang among mga kusog naglakip sa kasaligan nga suplay sa volume, katukma sa pag-customize (gibag-on, oryentasyon, pagkahuman sa nawong), ug kompleto nga pagproseso sa sulod gikan sa pagtubo sa kristal hangtod sa pagpasinaw. Gawas sa 4H-SEMI, nagtanyag usab kami og 4H-N-type, 4H/6H-P-type, ug 3C-SiC substrates, nga nagsuporta sa lainlaing mga inobasyon sa semiconductor ug optoelectronic.