Optical-Grade Silicon Carbide Waveguide AR Glasses: Pag-andam sa High-Purity Semi-Insulating Substrates

Batok sa backdrop sa AI revolution, ang AR nga mga baso anam-anam nga misulod sa publiko nga panimuot. Ingon usa ka paradigm nga hapsay nga nagsagol sa virtual ug tinuod nga mga kalibutan, ang mga baso sa AR lahi sa mga aparato sa VR pinaagi sa pagtugot sa mga tiggamit nga makit-an ang parehas nga giplano nga digital nga mga imahe ug ambient nga kahayag sa palibot nga dungan. Aron makab-ot kining doble nga pagpaandar-pagproyekto sa mga imahe sa microdisplay sa mga mata samtang gipreserbar ang eksternal nga transmission sa kahayag-optical-grade silicon carbide (SiC)-based nga mga baso sa AR naggamit sa usa ka waveguide (lightguide) nga arkitektura. Kini nga disenyo naggamit sa kinatibuk-ang internal nga pagpamalandong sa pagpasa sa mga hulagway, susama sa optical fiber transmission, sama sa gihulagway sa schematic diagram.

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

1. Talagsaon nga refractive index (2.7): Makapahimo sa >80° full-color field of view (FOV) nga adunay usa ka layer sa lens, nga magwagtang sa mga artifact sa balangaw nga kasagaran sa naandang mga disenyo sa AR.
2. Integrated tri-color (RGB) waveguide: Gipulihan ang multi-layer waveguide stack, pagkunhod sa gidak-on ug gibug-aton sa device.
3. Superior nga thermal conductivity (490 W/m·K): Makapamenos sa pagkadaut sa optical nga gipahinabo sa akumulasyon sa kainit.

Kini nga mga merito nagtukmod sa kusog nga panginahanglan sa merkado alang sa mga baso nga AR nga nakabase sa SiC. Ang optical-grade nga SiC nga gigamit kasagaran naglangkob sa high-purity semi-insulating (HPSI) nga mga kristal, kansang higpit nga mga kinahanglanon sa pagpangandam nakatampo sa kasamtangang taas nga gasto. Tungod niini, hinungdanon ang pag-uswag sa mga substrate sa HPSI SiC.

1. Synthesis sa Semi-Insulating SiC Powder
Ang industriyal nga scale nga produksiyon kasagarang naggamit ug high-temperature self-propagating synthesis (SHS), usa ka proseso nga nangayo ug makuti nga pagkontrol:

• Hilaw nga materyales: 99.999% puro nga carbon/silicon powder nga adunay gidak-on nga partikulo nga 10–100 μm.
• Crucible purity: Ang mga sangkap sa graphite moagi sa taas nga temperatura nga pagputli aron mamenosan ang pagsabwag sa kahugawan sa metal.
• Pagkontrol sa atmospera: 6N-purity argon (uban sa in-line purifiers) nagpugong sa nitrogen incorporation; Ang pagsubay sa HCl/H₂ nga mga gas mahimong ipaila-ila aron ma-volatilize ang mga compound sa boron ug makunhuran ang nitroheno, bisan pa ang konsentrasyon sa H₂ nanginahanglan pag-optimize aron malikayan ang graphite corrosion.
• Mga sumbanan sa kagamitan: Ang mga hurno sa synthesis kinahanglan nga makab-ot ang <10⁻⁴ Pa base vacuum, nga adunay higpit nga mga protocol sa pagsusi sa pagtulo.

2. Mga Hagit sa Crystal Growth
Ang pagtubo sa HPSI SiC 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 limit, ug minimal alkali metals (Na/K).
• Mga sistema sa gas: 6N argon/hydrogen blends nagpalambo sa resistivity.
• Kagamitan: Ang mga molekular nga bomba nagsiguro sa ultrahigh vacuum (<10⁻⁶ Pa); crucible pre-treatment ug nitrogen purging kritikal.

Mga Inobasyon sa Pagproseso sa Substrate
Kung itandi sa silicon, ang dugay nga mga siklo sa pagtubo sa SiC ug kinaiyanhon nga stress (hinungdan sa pag-crack / pag-chipping sa sulud) nanginahanglan abante nga pagproseso:

• Laser slicing: Nagpataas sa abot gikan sa 30 ka wafer (350 μm, wire saw) ngadto sa >50 ka wafer kada 20-mm boule, nga adunay potensyal sa 200-μm nga pagnipis. Ang oras sa pagproseso mikunhod gikan sa 10–15 ka adlaw (wire saw) ngadto sa <20 min/wafer para sa 8-pulgada nga kristal.

3. Kolaborasyon sa Industriya

Ang grupo sa Orion sa Meta nagpayunir sa optical-grade nga SiC waveguide nga pagsagop, nga nagdasig sa mga pamuhunan sa R&D. Ang panguna nga mga panag-uban naglakip sa:

• TankeBlue & MUDI Micro: Joint development sa AR diffractive waveguide lens.
• Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL, & Kunyou Optoelectronics: Estratehikong alyansa alang sa AI/AR supply chain integration.

Gibanabana sa mga projection sa merkado ang 500,000 ka SiC nga nakabase sa AR nga mga yunit matag tuig sa 2027, nga nagkonsumo sa 250,000 6-pulgada (o 125,000 8-pulgada) nga mga substrate. Kini nga trajectory nagpasiugda sa pagbag-o nga papel sa SiC sa sunod nga henerasyon nga AR optics.

Espesyalista ang XKH sa paghatag og taas nga kalidad nga 4H-semi-insulating (4H-SEMI) SiC substrates nga adunay customizable diameters gikan sa 2-pulgada ngadto sa 8-pulgada, nga gipahaum aron matubag ang piho nga mga kinahanglanon sa aplikasyon sa RF, power electronics, ug AR/VR optics. Ang among mga kalig-on naglakip sa kasaligan nga suplay sa gidaghanon, pag-customize sa katukma (gibag-on, oryentasyon, paghuman sa ibabaw), ug bug-os nga pagproseso sa sulod sa balay gikan sa pagtubo sa kristal hangtod sa pagpasinaw. Labaw sa 4H-SEMI, nagtanyag usab kami og 4H-N-type, 4H/6H-P-type, ug 3C-SiC substrates, nga nagsuporta sa lain-laing semiconductor ug optoelectronic nga mga inobasyon.