Na pozadí revolúcie umelej inteligencie sa okuliare s rozšírenou realitou (AR) postupne dostávajú do povedomia verejnosti. Ako paradigma, ktorá bezproblémovo spája virtuálny a reálny svet, sa okuliare s rozšírenou realitou (AR) líšia od zariadení VR tým, že umožňujú používateľom súčasne vnímať digitálne premietané obrazy aj okolité svetlo. Na dosiahnutie tejto dvojitej funkcie – premietania mikroobrazov do očí pri zachovaní prenosu vonkajšieho svetla – okuliare s rozšírenou realitou na báze optického karbidu kremíka (SiC) využívajú architektúru vlnovodu (svetlovodu). Táto konštrukcia využíva úplný vnútorný odraz na prenos obrazov, analogicky k prenosu optickými vláknami, ako je znázornené na schematickom diagrame.
Typicky jeden 6-palcový vysoko čistý poloizolačný substrát dokáže vyrobiť 2 páry skiel, zatiaľ čo 8-palcový substrát pojme 3 až 4 páry. Použitie materiálov SiC prináša tri kľúčové výhody:
- Výnimočný index lomu (2,7): Umožňuje zorné pole (FOV) s plnou farbou >80° s jednou vrstvou šošovky, čím sa eliminujú dúhové artefakty bežné v konvenčných AR dizajnoch.
- Integrovaný trojfarebný (RGB) vlnovod: Nahrádza viacvrstvové vlnovodné zostavy, čím znižuje veľkosť a hmotnosť zariadenia.
- Vynikajúca tepelná vodivosť (490 W/m·K): Zmierňuje optickú degradáciu spôsobenú akumuláciou tepla.
Tieto výhody viedli k silnému dopytu po sklách AR na báze SiC. Používaný SiC optickej kvality sa zvyčajne skladá z vysoko čistých poloizolačných (HPSI) kryštálov, ktorých prísne požiadavky na prípravu prispievajú k súčasným vysokým nákladom. V dôsledku toho je vývoj substrátov HPSI SiC kľúčový.
1. Syntéza poloizolačného prášku SiC
Priemyselná výroba využíva prevažne vysokoteplotnú samošíriacu syntézu (SHS), čo je proces vyžadujúci dôkladnú kontrolu:
- Suroviny: Prášky uhlíka/kremíka s čistotou 99,999 % a veľkosťou častíc 10 – 100 μm.
- Čistota téglika: Grafitové komponenty sa čistí pri vysokej teplote, aby sa minimalizovala difúzia kovových nečistôt.
- Regulácia atmosféry: Argón s čistotou 6N (s in-line čističkami) potláča zabudovanie dusíka; stopové množstvo plynov HCl/H₂ sa môže zavádzať na odparovanie zlúčenín bóru a redukciu dusíka, hoci koncentrácia H₂ si vyžaduje optimalizáciu, aby sa zabránilo korózii grafitu.
- Normy pre vybavenie: Syntetické pece musia dosiahnuť základný vákuum <10⁻⁴ Pa s prísnymi protokolmi kontroly tesnosti.
2. Problémy s rastom kryštálov
Rast HPSI SiC má podobné požiadavky na čistotu:
- Surovina: Prášok SiC s čistotou 6N+ s obsahom B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O pod prahovými hodnotami a minimálnym obsahom alkalických kovov (Na/K).
- Plynové systémy: Zmesi 6N argónu a vodíka zvyšujú merný odpor.
- Vybavenie: Molekulárne vývevy zabezpečujú ultravysoké vákuum (<10⁻⁶ Pa); predúprava téglika a preplachovanie dusíkom sú kľúčové.
Inovácie v spracovaní substrátov
V porovnaní s kremíkom si dlhé rastové cykly SiC a inherentné napätie (spôsobujúce praskanie/odlupovanie hrán) vyžadujú pokročilé spracovanie:
- Laserové rezanie: Zvyšuje výťažnosť z 30 doštičiek (350 μm, drôtová píla) na > 50 doštičiek na 20 mm guľu s potenciálom pre stenčovanie o 200 μm. Čas spracovania sa skracuje z 10 – 15 dní (drôtová píla) na < 20 min/doštička pre 8-palcové kryštály.
3. Spolupráca v priemysle
Tím Orion spoločnosti Meta je priekopníkom v zavádzaní optických SiC vlnovodov, čo podnietilo investície do výskumu a vývoja. Medzi kľúčové partnerstvá patria:
- TankeBlue a MUDI Micro: Spoločný vývoj difrakčných vlnovodných šošoviek s rozšírenou realitou (AR).
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL a Kunyou Optoelectronics: Strategická aliancia pre integráciu dodávateľského reťazca AI/AR.
Trhové prognózy odhadujú, že do roku 2027 sa bude ročne vyrábať 500 000 AR jednotiek na báze SiC, ktoré spotrebujú 250 000 6-palcových (alebo 125 000 8-palcových) substrátov. Táto trajektória podčiarkuje transformačnú úlohu SiC v AR optike novej generácie.
Spoločnosť XKH sa špecializuje na dodávky vysokokvalitných 4H-poloizolačných (4H-SEMI) SiC substrátov s prispôsobiteľnými priemermi od 2 do 8 palcov, prispôsobených špecifickým aplikačným požiadavkám v oblasti RF, výkonovej elektroniky a AR/VR optiky. Medzi naše silné stránky patrí spoľahlivé dodávky objemov, presné prispôsobenie (hrúbka, orientácia, povrchová úprava) a kompletné interné spracovanie od rastu kryštálov až po leštenie. Okrem 4H-SEMI ponúkame aj substráty typu 4H-N, 4H/6H-P a 3C-SiC, ktoré podporujú rôzne inovácie v oblasti polovodičov a optoelektroniky.
Čas uverejnenia: 8. augusta 2025