উচ্চ-বিশুদ্ধ অ্যালুমিনার বৃহত্তম ক্রেতা: নীলকান্তমণি সম্পর্কে আপনি কতটা জানেন?

নীলকান্তমণি স্ফটিকগুলি ৯৯.৯৯৫% এর বেশি বিশুদ্ধতার সাথে উচ্চ-বিশুদ্ধতা অ্যালুমিনা পাউডার থেকে উৎপাদিত হয়, যা এগুলিকে উচ্চ-বিশুদ্ধতা অ্যালুমিনার জন্য সবচেয়ে বেশি চাহিদার ক্ষেত্র করে তোলে। এগুলি উচ্চ শক্তি, উচ্চ কঠোরতা এবং স্থিতিশীল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, যা উচ্চ তাপমাত্রা, ক্ষয় এবং আঘাতের মতো কঠোর পরিবেশে কাজ করতে সক্ষম করে। এগুলি জাতীয় প্রতিরক্ষা, বেসামরিক প্রযুক্তি, মাইক্রোইলেকট্রনিক্স এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

উচ্চ-বিশুদ্ধতা অ্যালুমিনা পাউডার থেকে নীলকান্তমণি স্ফটিক পর্যন্ত

১নীলকান্তমণির মূল প্রয়োগ 

প্রতিরক্ষা খাতে, নীলকান্তমণি স্ফটিকগুলি মূলত ক্ষেপণাস্ত্র ইনফ্রারেড জানালার জন্য ব্যবহৃত হয়। আধুনিক যুদ্ধের জন্য ক্ষেপণাস্ত্রগুলিতে উচ্চ নির্ভুলতা প্রয়োজন, এবং এই প্রয়োজনীয়তা অর্জনের জন্য ইনফ্রারেড অপটিক্যাল উইন্ডো একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। উচ্চ-গতির উড্ডয়নের সময় ক্ষেপণাস্ত্রগুলি তীব্র বায়ুগতিগত তাপ এবং আঘাতের অভিজ্ঞতা লাভ করে, সেই সাথে কঠোর যুদ্ধ পরিবেশের কারণে, রেডোমের উচ্চ শক্তি, আঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং বালি, বৃষ্টি এবং অন্যান্য তীব্র আবহাওয়ার ক্ষয় সহ্য করার ক্ষমতা থাকা উচিত। নীলকান্তমণি স্ফটিকগুলি, তাদের চমৎকার আলোক সংক্রমণ, উচ্চতর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং স্থিতিশীল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য সহ, ক্ষেপণাস্ত্র ইনফ্রারেড জানালার জন্য একটি আদর্শ উপাদান হয়ে উঠেছে।

এলইডি সাবস্ট্রেট নীলকান্তের সবচেয়ে বড় ব্যবহার। ফ্লুরোসেন্ট এবং শক্তি-সাশ্রয়ী ল্যাম্পের পরে এলইডি আলোকে তৃতীয় বিপ্লব হিসেবে বিবেচনা করা হয়। এলইডির নীতি হল বৈদ্যুতিক শক্তিকে আলোক শক্তিতে রূপান্তর করা। যখন কারেন্ট একটি সেমিকন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে যায়, তখন গর্ত এবং ইলেকট্রন একত্রিত হয়, আলোর আকারে অতিরিক্ত শক্তি নির্গত করে, যা শেষ পর্যন্ত আলোকসজ্জা তৈরি করে। এলইডি চিপ প্রযুক্তি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের উপর ভিত্তি করে তৈরি, যেখানে গ্যাসীয় পদার্থগুলি স্তরে স্তরে জমা হয়। প্রধান সাবস্ট্রেট উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে সিলিকন সাবস্ট্রেট, সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট এবং নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেট। এর মধ্যে, নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেটগুলি অন্য দুটির তুলনায় উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে, যার মধ্যে রয়েছে ডিভাইসের স্থিতিশীলতা, পরিপক্ক প্রস্তুতি প্রযুক্তি, দৃশ্যমান আলোর অ-শোষণ, ভাল আলো সংক্রমণ এবং মাঝারি খরচ। তথ্য দেখায় যে বিশ্বব্যাপী 80% এলইডি কোম্পানি নীলকান্তমণি তাদের সাবস্ট্রেট উপাদান হিসাবে ব্যবহার করে।

উপরে উল্লিখিত অ্যাপ্লিকেশনগুলি ছাড়াও, নীলকান্তমণি স্ফটিকগুলি মোবাইল ফোনের স্ক্রিন, চিকিৎসা ডিভাইস, গয়না সাজসজ্জা এবং লেন্স এবং প্রিজমের মতো বিভিন্ন বৈজ্ঞানিক সনাক্তকরণ যন্ত্রের জানালার উপকরণ হিসাবেও ব্যবহৃত হয়।

২. বাজারের আকার এবং সম্ভাবনা

নীতিগত সহায়তা এবং LED চিপগুলির ক্রমবর্ধমান প্রয়োগের পরিস্থিতির কারণে, নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেটের চাহিদা এবং তাদের বাজারের আকার দ্বি-অঙ্কের বৃদ্ধি অর্জন করবে বলে আশা করা হচ্ছে। ২০২৫ সালের মধ্যে, নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেটের চালানের পরিমাণ ১০৩ মিলিয়ন পিসে (৪-ইঞ্চি সাবস্ট্রেটে রূপান্তরিত) পৌঁছানোর সম্ভাবনা রয়েছে, যা ২০২১ সালের তুলনায় ৬৩% বৃদ্ধির প্রতিনিধিত্ব করে, যার চক্রবৃদ্ধি বার্ষিক বৃদ্ধির হার (CAGR) ২০২১ থেকে ২০২৫ সাল পর্যন্ত ১৩%। নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেটের বাজারের আকার ২০২৫ সালের মধ্যে ৮ বিলিয়ন ¥ পৌঁছাবে বলে আশা করা হচ্ছে, যা ২০২১ সালের তুলনায় ১০৮% বৃদ্ধি, ২০২১ থেকে ২০২৫ সাল পর্যন্ত ২০% CAGR সহ। সাবস্ট্রেটের "পূর্বসূরী" হিসাবে, নীলকান্তমণি স্ফটিকের বাজারের আকার এবং বৃদ্ধির প্রবণতা স্পষ্ট।

৩. নীলকান্তমণি স্ফটিক প্রস্তুতকরণ

১৮৯১ সালে, যখন ফরাসি রসায়নবিদ ভার্নিউইল এ. প্রথমবারের মতো কৃত্রিম রত্ন স্ফটিক তৈরির জন্য শিখা সংযোজন পদ্ধতি আবিষ্কার করেন, তখন থেকে কৃত্রিম নীলকান্ত স্ফটিক বৃদ্ধির গবেষণা এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে চলে আসছে। এই সময়কালে, বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির অগ্রগতি নীলকান্ত স্ফটিক বৃদ্ধির কৌশলগুলিতে ব্যাপক গবেষণা চালিয়েছে যাতে উচ্চতর স্ফটিকের গুণমান, উন্নত ব্যবহারের হার এবং উৎপাদন খরচ হ্রাসের শিল্প চাহিদা মেটানো যায়। নীলকান্ত স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য বিভিন্ন নতুন পদ্ধতি এবং প্রযুক্তি উদ্ভূত হয়েছে, যেমন জোক্রালস্কি পদ্ধতি, কিরোপোলোস পদ্ধতি, এজ-ডিফাইন্ড ফিল্ম-ফেড গ্রোথ (EFG) পদ্ধতি এবং তাপ বিনিময় পদ্ধতি (HEM)।

৩.১ নীলকান্তমণি স্ফটিক জন্মানোর জন্য জোক্রালস্কি পদ্ধতি
১৯১৮ সালে Czochralski J. দ্বারা প্রবর্তিত Czochralski পদ্ধতিটি Czochralski কৌশল (সংক্ষেপে Cz পদ্ধতি) নামেও পরিচিত। ১৯৬৪ সালে, পোলাডিনো AE এবং Rotter BD প্রথম নীলকান্তমণি স্ফটিক জন্মানোর জন্য এই পদ্ধতিটি প্রয়োগ করে। আজ অবধি, এটি প্রচুর পরিমাণে উচ্চ-মানের নীলকান্তমণি স্ফটিক তৈরি করেছে। নীতির মধ্যে রয়েছে কাঁচামাল গলানো যাতে একটি গলিত পৃষ্ঠ তৈরি হয়, তারপর একটি একক স্ফটিক বীজ গলিত পৃষ্ঠে ডুবিয়ে দেওয়া হয়। কঠিন-তরল ইন্টারফেসে তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে, সুপারকুলিং ঘটে, যার ফলে গলিত বীজ পৃষ্ঠে শক্ত হয়ে যায় এবং বীজের মতো একই স্ফটিক কাঠামোর একটি একক স্ফটিক জন্মাতে শুরু করে। বীজটি একটি নির্দিষ্ট গতিতে ঘোরানোর সময় ধীরে ধীরে উপরের দিকে টানা হয়। বীজটি টানার সাথে সাথে, গলিতটি ইন্টারফেসে ধীরে ধীরে শক্ত হয়ে যায়, একটি একক স্ফটিক তৈরি করে। এই পদ্ধতি, যার মধ্যে গলিত থেকে একটি স্ফটিক টেনে আনা জড়িত, উচ্চ-মানের একক স্ফটিক তৈরির জন্য একটি সাধারণ কৌশল।

জোক্রালস্কি পদ্ধতির সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে: (১) দ্রুত বৃদ্ধির হার, যা অল্প সময়ের মধ্যে উচ্চ-মানের একক স্ফটিক উৎপাদন সক্ষম করে; (২) ক্রুসিবল প্রাচীরের সংস্পর্শে না এসেই স্ফটিকগুলি গলিত পৃষ্ঠে বৃদ্ধি পায়, কার্যকরভাবে অভ্যন্তরীণ চাপ হ্রাস করে এবং স্ফটিকের মান উন্নত করে। তবে, এই পদ্ধতির একটি প্রধান অসুবিধা হল বৃহৎ ব্যাসের স্ফটিক বৃদ্ধিতে অসুবিধা, যা এটিকে বৃহৎ আকারের স্ফটিক উৎপাদনের জন্য কম উপযুক্ত করে তোলে।

৩.২ নীলকান্তমণি স্ফটিক জন্মানোর জন্য কাইরোপোলোস পদ্ধতি

১৯২৬ সালে কিরোপোলোস (সংক্ষেপে কেওয়াই পদ্ধতি) দ্বারা উদ্ভাবিত কিরোপোলোস পদ্ধতিটি জোক্রালস্কি পদ্ধতির সাথে মিল রয়েছে। এর মধ্যে একটি বীজ স্ফটিককে গলিত পৃষ্ঠে ডুবিয়ে ধীরে ধীরে উপরের দিকে টেনে একটি ঘাড় তৈরি করা হয়। একবার গলিত-বীজ ইন্টারফেসে ঘনীভবন হার স্থিতিশীল হয়ে গেলে, বীজটি আর টানা বা ঘোরানো হয় না। পরিবর্তে, শীতলকরণের হার নিয়ন্ত্রণ করা হয় যাতে একক স্ফটিকটি ধীরে ধীরে উপর থেকে নীচের দিকে শক্ত হয়ে যায়, অবশেষে একটি একক স্ফটিক তৈরি হয়।

কাইরোপোলোস প্রক্রিয়া উচ্চমানের, কম ত্রুটি ঘনত্বের, বৃহৎ এবং অনুকূল খরচ-কার্যকারিতার স্ফটিক তৈরি করে।

৩.৩ নীলকান্তমণি স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য এজ-ডিফাইন্ড ফিল্ম-ফেড গ্রোথ (EFG) পদ্ধতি
EFG পদ্ধতি হল একটি আকৃতির স্ফটিক বৃদ্ধির প্রযুক্তি। এর নীতিতে একটি উচ্চ-গলনাঙ্কের গলিত পদার্থ একটি ছাঁচে স্থাপন করা জড়িত। কৈশিক ক্রিয়ার মাধ্যমে গলিত পদার্থটি ছাঁচের শীর্ষে টানা হয়, যেখানে এটি বীজ স্ফটিকের সাথে যোগাযোগ করে। বীজটি টানা হলে এবং গলিত পদার্থটি শক্ত হয়ে গেলে, একটি একক স্ফটিক তৈরি হয়। ছাঁচের প্রান্তের আকার এবং আকৃতি স্ফটিকের মাত্রা সীমাবদ্ধ করে। ফলস্বরূপ, এই পদ্ধতির কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে এবং এটি প্রাথমিকভাবে টিউব এবং U-আকৃতির প্রোফাইলের মতো আকৃতির নীলকান্তমণি স্ফটিকের জন্য উপযুক্ত।

৩.৪ নীলকান্তমণি স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য তাপ বিনিময় পদ্ধতি (HEM)
বড় আকারের নীলকান্তমণি স্ফটিক তৈরির জন্য তাপ বিনিময় পদ্ধতিটি ১৯৬৭ সালে ফ্রেড শ্মিড এবং ডেনিস আবিষ্কার করেছিলেন। HEM সিস্টেমে চমৎকার তাপ নিরোধক, গলিত এবং স্ফটিকের তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টের স্বাধীন নিয়ন্ত্রণ এবং ভাল নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা রয়েছে। এটি তুলনামূলকভাবে সহজেই কম স্থানচ্যুতি এবং বড় আকারের নীলকান্তমণি স্ফটিক তৈরি করে।

HEM পদ্ধতির সুবিধার মধ্যে রয়েছে বৃদ্ধির সময় ক্রুসিবল, স্ফটিক এবং হিটারে নড়াচড়ার অনুপস্থিতি, কাইরোপোলোস এবং জোক্রালস্কি পদ্ধতির মতো টানার ক্রিয়া দূর করা। এটি মানুষের হস্তক্ষেপ হ্রাস করে এবং যান্ত্রিক গতির কারণে সৃষ্ট স্ফটিক ত্রুটিগুলি এড়ায়। অতিরিক্তভাবে, তাপীয় চাপ এবং ফলস্বরূপ স্ফটিক ফাটল এবং স্থানচ্যুতি ত্রুটিগুলি কমাতে শীতলকরণের হার নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। এই পদ্ধতিটি বৃহৎ আকারের স্ফটিকগুলির বৃদ্ধি সক্ষম করে, পরিচালনা করা তুলনামূলকভাবে সহজ এবং আশাব্যঞ্জক উন্নয়নের সম্ভাবনা ধারণ করে।

নীলকান্তমণি স্ফটিক বৃদ্ধি এবং নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণে গভীর দক্ষতা কাজে লাগিয়ে, XKH প্রতিরক্ষা, LED এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্স অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তৈরি এন্ড-টু-এন্ড কাস্টম নীলকান্তমণি ওয়েফার সমাধান সরবরাহ করে। নীলকান্তমণি ছাড়াও, আমরা সিলিকন কার্বাইড (SiC) ওয়েফার, সিলিকন ওয়েফার, SiC সিরামিক উপাদান এবং কোয়ার্টজ পণ্য সহ উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের একটি সম্পূর্ণ পরিসর সরবরাহ করি। আমরা সমস্ত উপকরণে ব্যতিক্রমী গুণমান, নির্ভরযোগ্যতা এবং প্রযুক্তিগত সহায়তা নিশ্চিত করি, যা গ্রাহকদের উন্নত শিল্প ও গবেষণা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যুগান্তকারী কর্মক্ষমতা অর্জনে সহায়তা করে।