Nā Aniani AR Silicon Carbide Waveguide Papa Optical: Hoʻomākaukau ʻana i nā Substrates Semi-Insulating Maʻemaʻe Kiʻekiʻe

I ke kua o ka hoʻokahuli ʻana o ka AI, ke komo mālie nei nā aniani AR i ka ʻike o ka lehulehu. Ma ke ʻano he paradigm e hoʻohui pono ana i nā honua virtual a me nā honua maoli, ʻokoʻa nā aniani AR mai nā polokalamu VR ma ka ʻae ʻana i nā mea hoʻohana e ʻike i nā kiʻi i hoʻolele ʻia ma ke ʻano kikohoʻe a me ke kukui o ke kaiapuni i ka manawa like. No ka hoʻokō ʻana i kēia hana pālua—ke hoʻolele nei i nā kiʻi microdisplay i loko o nā maka me ka mālama ʻana i ka hoʻoili kukui o waho—hoʻohana nā aniani AR i hoʻokumu ʻia ma ka silicon carbide (SiC) i kahi hoʻolālā waveguide (lightguide). Hoʻohana kēia hoʻolālā i ka noʻonoʻo kūloko holoʻokoʻa e hoʻouna i nā kiʻi, e like me ka hoʻoili ʻana o ka fiber optical, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻikuhi schematic.

ʻO ka maʻamau, hiki i hoʻokahi substrate semi-insulating maʻemaʻe 6-'īniha ke hua mai i 2 mau pālua o nā aniani, ʻoiai ʻo kahi substrate 8-'īniha e hoʻokipa i 3-4 mau pālua. ʻO ka hoʻohana ʻana i nā mea SiC e hāʻawi i ʻekolu mau pono koʻikoʻi:

1. ʻO ka helu kuhi refractive kūikawā (2.7): Hiki ke hoʻāla i ka ʻike kala piha (FOV) >80° me kahi papa lens hoʻokahi, e hoʻopau ana i nā mea hana ānuenue i maʻamau i nā hoʻolālā AR maʻamau.
2. ʻO ke alakaʻi nalu ʻekolu kala i hoʻohui ʻia (RGB): Hoʻololi i nā puʻu alakaʻi nalu he nui-papa, e hoʻemi ana i ka nui a me ke kaumaha o ka hāmeʻa.
3. ʻOi aku ka maikaʻi o ka hoʻoili wela (490 W/m·K): Hoʻēmi i ka hōʻino ʻana o ka optical i hoʻokumu ʻia e ka hōʻiliʻili wela.

Ua hoʻoulu kēia mau pono i ke koi ikaika o ka mākeke no nā aniani AR i hoʻokumu ʻia ma SiC. ʻO ka SiC optical-grade i hoʻohana ʻia ma ke ʻano maʻamau he mau kristal semi-insulating kiʻekiʻe (HPSI), nona nā koi hoʻomākaukau koʻikoʻi e kōkua i nā kumukūʻai kiʻekiʻe o kēia manawa. No laila, he mea koʻikoʻi ka hoʻomohala ʻana o nā substrates HPSI SiC.

1. Hana ʻana o ka pauka SiC Semi-Insulating
Hoʻohana nui ka hana ʻana ma ke ʻano ʻoihana i ka synthesis hoʻolaha ponoʻī kiʻekiʻe (SHS), kahi hana e koi ana i ka kaohi ponoʻī:

• Nā mea maka: 99.999% pauka kalapona/silikona maʻemaʻe me nā nui ʻāpana o 10–100 μm.
• Maʻemaʻe ipu hoʻoheheʻe: Hoʻomaʻemaʻe ʻia nā ʻāpana graphite i ka mahana kiʻekiʻe e hōʻemi i ka hoʻolaha ʻana o ka haumia metala.
• Kaohi ʻana i ka lewa: Hoʻopau ka argon 6N-purity (me nā mea hoʻomaʻemaʻe in-line) i ka hoʻohui ʻana o ka naikokene; hiki ke hoʻokomo ʻia nā kinoea HCl/H₂ liʻiliʻi e hoʻoheheʻe i nā hui boron a hoʻemi i ka naikokene, ʻoiai pono ka hoʻonui ʻana o ka nui o ka H₂ e pale aku i ka palaho graphite.
• Nā kūlana lako: Pono nā umu synthesis e hoʻokō i ka vacuum kumu <10⁻⁴ Pa, me nā kaʻina hana nānā leaka koʻikoʻi.

2. Nā pilikia ulu kristal
Loaʻa i ka ulu ʻana o HPSI SiC nā koi maʻemaʻe like:

• Meaʻai: Pauka SiC maʻemaʻe 6N+ me B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O ma lalo o nā palena palena, a me nā metala alkali liʻiliʻi loa (Na/K).
• Nā ʻōnaehana kinoea: Hoʻonui ka hui ʻana o 6N argon/hydrogen i ke kū'ē ʻana.
• Lako: Hōʻoia nā pamu molekala i ka vacuum kiʻekiʻe loa (<10⁻⁶ Pa); he mea koʻikoʻi ka mālama mua ʻana o ka ipu hoʻoheheʻe a me ka hoʻomaʻemaʻe naikokene.

2.1 Nā Hana Hou o ka Hana ʻana i ka Substrate
Ke hoʻohālikelike ʻia me ka silicon, ʻo nā pōʻaiapuni ulu lōʻihi o SiC a me ke kaumaha kūlohelohe (e hana ana i ka haki / chipping edge) e pono ai ka hana holomua:

• ʻOki ʻana i ka laser: Hoʻonui i ka hua mai 30 mau wafers (350 μm, ʻoki uea) a i >50 mau wafers no kēlā me kēia boule 20-mm, me ka hiki ke lahilahi 200-μm. Hāʻule ka manawa hana mai 10-15 mau lā (ʻoki uea) a i <20 min/wafer no nā kristal 8-'īniha.

3. Nā Hana Pū ʻAna o ka ʻOihana

Ua hoʻomaka ka hui Orion o Meta i ka hoʻohana ʻana i ka optical-grade SiC waveguide, e hoʻoulu ana i nā hoʻopukapuka R&D. ʻO nā hui koʻikoʻi:

• ʻO TankeBlue & MUDI Micro: Hoʻomohala hui ʻana o nā aniani waveguide diffractive AR.
• ʻO Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL, & Kunyou Optoelectronics: He hui kuʻikahi no ka hoʻohui ʻana o ke kaulahao lako AI/AR.

Ua kuhi nā wānana mākeke i 500,000 mau ʻāpana AR i hoʻokumu ʻia ma SiC i kēlā me kēia makahiki ma ka makahiki 2027, e hoʻopau ana i 250,000 mau substrates 6-'īniha (a i ʻole 125,000 8-'īniha). Hōʻike kēia alahele i ke kuleana hoʻololi o SiC i nā optics AR hanauna e hiki mai ana.

He loea ʻo XKH i ka hoʻolako ʻana i nā substrates SiC 4H-semi-insulating (4H-SEMI) kiʻekiʻe me nā diameters hiki ke hoʻopilikino ʻia mai 2-ʻīniha a 8-ʻīniha, i hana ʻia e hoʻokō i nā koi noi kikoʻī ma RF, nā uila mana, a me nā optics AR/VR. ʻO ko mākou mau ikaika e pili ana i ka lako hilinaʻi nui, ka hoʻopilikino pololei (mānoanoa, kuhikuhi, hoʻopau ʻili), a me ka hana piha i loko o ka hale mai ka ulu ʻana o ke kristal a hiki i ka polishing. Ma waho aʻe o 4H-SEMI, hāʻawi pū mākou i nā substrates 4H-N-type, 4H/6H-P-type, a me 3C-SiC, e kākoʻo ana i nā semiconductor like ʻole a me nā hana hou optoelectronic.