No contexto da revolución da IA, as lentes de realidade aumentada (RA) están a entrar gradualmente na conciencia pública. Como paradigma que combina á perfección os mundos virtuais e reais, as lentes de RA diferéncianse dos dispositivos de realidade virtual ao permitir que os usuarios perciban simultaneamente imaxes proxectadas dixitalmente e a luz ambiental. Para lograr esta dobre funcionalidade (proxectar imaxes en micropantallas nos ollos e preservar a transmisión da luz externa), as lentes de RA baseadas en carburo de silicio (SiC) de grao óptico empregan unha arquitectura de guía de ondas (guía de luz). Este deseño aproveita a reflexión interna total para transmitir imaxes, de forma análoga á transmisión por fibra óptica, como se ilustra no diagrama esquemático.
Normalmente, un substrato semiillante de alta pureza de 6 polgadas pode producir 2 pares de cristais, mentres que un substrato de 8 polgadas acomoda 3 ou 4 pares. A adopción de materiais de SiC confire tres vantaxes fundamentais:
- Índice de refracción excepcional (2,7): permite un campo de visión (FOV) a toda cor de >80° cunha única capa de lente, eliminando os artefactos de arco da vella comúns nos deseños de realidade aumentada convencionais.
- Guía de ondas tricolor (RGB) integrada: Substitúe as pilas de guías de ondas multicapa, o que reduce o tamaño e o peso do dispositivo.
- Condutividade térmica superior (490 W/m·K): Mitiga a degradación óptica inducida pola acumulación de calor.
Estes méritos impulsaron unha forte demanda no mercado de lentes AR baseadas en SiC. O SiC de grao óptico empregado consiste normalmente en cristais semiillantes de alta pureza (HPSI), cuxos estritos requisitos de preparación contribúen aos altos custos actuais. En consecuencia, o desenvolvemento de substratos de SiC HPSI é fundamental.
1. Síntese de po de SiC semiillante
A produción a escala industrial utiliza predominantemente a síntese autopropagante a alta temperatura (SHS), un proceso que require un control meticuloso:
- Materias primas: pós de carbono/silicio ao 99,999 % de pureza con tamaños de partícula de 10–100 μm.
- Pureza do crisol: os compoñentes de grafito sométense a unha purificación a alta temperatura para minimizar a difusión de impurezas metálicas.
- Control da atmosfera: o argón de pureza 6N (con purificadores en liña) suprime a incorporación de nitróxeno; pódense introducir trazas de gases HCl/H₂ para volatilizar os compostos de boro e reducir o nitróxeno, aínda que a concentración de H₂ require optimización para evitar a corrosión do grafito.
- Estándares do equipamento: os fornos de síntese deben alcanzar un baleiro base de <10⁻⁴ Pa, con protocolos rigorosos de comprobación de fugas.
2. Desafíos do crecemento cristalino
O crecemento HPSI SiC comparte requisitos de pureza similares:
- Materia prima: po de SiC cunha pureza 6N+ con B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O por debaixo dos límites e metais alcalinos mínimos (Na/K).
- Sistemas de gas: as mesturas de argón/hidróxeno 6N melloran a resistividade.
- Equipamento: As bombas moleculares garanten un baleiro ultraalto (<10⁻⁶ Pa); o pretratamento do crisol e a purga de nitróxeno son fundamentais.
Innovacións no procesamento de substratos
En comparación co silicio, os ciclos de crecemento prolongados do SiC e a tensión inherente (que causa rachaduras/desconchado dos bordos) requiren un procesamento avanzado:
- Corte por láser: aumenta o rendemento de 30 obleas (350 μm, serra de arame) a >50 obleas por bóla de 20 mm, con potencial para un adelgazamento de 200 μm. O tempo de procesamento redúcese de 10 a 15 días (serra de arame) a <20 min/oblea para cristais de 8 polgadas.
3. Colaboracións na industria
O equipo Orion de Meta foi pioneiro na adopción de guías de ondas de SiC de grao óptico, o que impulsou os investimentos en I+D. Entre as principais asociacións inclúense:
- TankeBlue e MUDI Micro: Desenvolvemento conxunto de lentes de guía de ondas difractivas de AR.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL e Kunyou Optoelectronics: alianza estratéxica para a integración da cadea de subministración de IA/RA.
As proxeccións de mercado estiman 500.000 unidades de realidade aumentada baseadas en SiC anualmente para 2027, o que consumirá 250.000 substratos de 6 polgadas (ou 125.000 de 8 polgadas). Esta traxectoria subliña o papel transformador do SiC na óptica de realidade aumentada de próxima xeración.
XKH especialízase no fornecemento de substratos de SiC semiillantes 4H (4H-SEMI) de alta calidade con diámetros personalizables que van dende 2 polgadas ata 8 polgadas, adaptados para cumprir cos requisitos de aplicacións específicas en RF, electrónica de potencia e óptica AR/VR. Os nosos puntos fortes inclúen o fornecemento de volume fiable, a personalización precisa (grosor, orientación, acabado superficial) e o procesamento interno completo, dende o crecemento do cristal ata o pulido. Ademais de 4H-SEMI, tamén ofrecemos substratos de tipo 4H-N, tipo 4H/6H-P e 3C-SiC, que dan soporte a diversas innovacións en semicondutores e optoelectrónica.
Data de publicación: 08-08-2025