Yapay zekâ devriminin arka planında, artırılmış gerçeklik (AR) gözlükleri yavaş yavaş kamuoyunun bilincine giriyor. Sanal ve gerçek dünyaları kusursuz bir şekilde harmanlayan bir paradigma olarak AR gözlükleri, kullanıcıların hem dijital olarak yansıtılan görüntüleri hem de ortam ışığını aynı anda algılamasına olanak tanıyarak sanal gerçeklik (VR) cihazlarından farklılaşıyor. Bu çift işlevselliği –mikro ekran görüntülerini gözlere yansıtırken dış ışık iletimini korumayı– sağlamak için, optik sınıf silisyum karbür (SiC) tabanlı AR gözlükleri, dalga kılavuzu (ışık kılavuzu) mimarisi kullanıyor. Bu tasarım, şematik diyagramda gösterildiği gibi, optik fiber iletimine benzer şekilde, görüntüleri iletmek için toplam iç yansımayı kullanıyor.
Tipik olarak, 6 inçlik yüksek saflıkta yarı iletken bir alt tabaka 2 çift cam üretebilirken, 8 inçlik bir alt tabaka 3-4 çift camı barındırabilir. SiC malzemelerinin kullanımı üç önemli avantaj sağlar:
- Olağanüstü kırılma indisi (2,7): Tek bir mercek katmanıyla >80° tam renkli görüş alanı (FOV) sağlar ve geleneksel AR tasarımlarında yaygın olan gökkuşağı efektlerini ortadan kaldırır.
- Entegre üç renkli (RGB) dalga kılavuzu: Çok katmanlı dalga kılavuzu yığınlarının yerini alarak cihazın boyutunu ve ağırlığını azaltır.
- Üstün ısı iletkenliği (490 W/m·K): Isı birikiminden kaynaklanan optik bozulmayı azaltır.
Bu avantajlar, SiC tabanlı AR camlarına yönelik güçlü bir pazar talebini tetiklemiştir. Kullanılan optik sınıf SiC, tipik olarak yüksek saflıkta yarı iletken (HPSI) kristallerden oluşur ve bunların sıkı hazırlama gereksinimleri, mevcut yüksek maliyetlere katkıda bulunur. Sonuç olarak, HPSI SiC alt tabakalarının geliştirilmesi çok önemlidir.
1. Yarı İletken SiC Tozunun Sentezi
Endüstriyel ölçekli üretimde ağırlıklı olarak yüksek sıcaklıkta kendiliğinden yayılan sentez (SHS) yöntemi kullanılır; bu yöntem titiz bir kontrol gerektirir:
- Hammadde: Parçacık boyutları 10–100 μm olan %99,999 saflıkta karbon/silikon tozları.
- Pota saflığı: Grafit bileşenleri, metalik safsızlık difüzyonunu en aza indirmek için yüksek sıcaklıkta saflaştırmaya tabi tutulur.
- Atmosfer kontrolü: 6N saflıkta argon (hat içi arıtıcılarla birlikte) nitrojenin katılımını engeller; bor bileşiklerini buharlaştırmak ve nitrojeni azaltmak için eser miktarda HCl/H₂ gazı verilebilir, ancak grafit korozyonunu önlemek için H₂ konsantrasyonunun optimize edilmesi gerekir.
- Ekipman standartları: Sentez fırınları, titiz sızıntı kontrol protokolleriyle birlikte <10⁻⁴ Pa temel vakum seviyesine ulaşmalıdır.
2. Kristal Büyüme Zorlukları
HPSI SiC büyümesi benzer saflık gereksinimlerini paylaşmaktadır:
- Hammadde: B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³, Fe/Ti/O eşik değerlerinin altında ve minimum alkali metal (Na/K) içeren 6N+ saflıkta SiC tozu.
- Gaz sistemleri: 6N argon/hidrojen karışımları direnci artırır.
- Ekipman: Moleküler pompalar ultra yüksek vakum (<10⁻⁶ Pa) sağlar; potanın ön işlemden geçirilmesi ve azotla arındırılması kritik öneme sahiptir.
2.1 Substrat İşleme Yenilikleri
Silisyumla karşılaştırıldığında, SiC'nin uzun büyüme döngüleri ve doğal gerilimi (çatlama/kenar kırılmasına neden olur) gelişmiş işleme yöntemlerini gerektirir:
- Lazer dilimleme: Verimi 30 wafer'dan (350 μm, tel testere) 20 mm'lik külçe başına >50 wafer'a çıkarır ve 200 μm inceltme potansiyeli sunar. İşlem süresi 10-15 günden (tel testere) 8 inçlik kristaller için wafer başına <20 dakikaya düşer.
3. Sektör İşbirlikleri
Meta'nın Orion ekibi, optik kalitede SiC dalga kılavuzlarının benimsenmesinde öncülük ederek Ar-Ge yatırımlarını teşvik etti. Başlıca ortaklıklar şunlardır:
- TankeBlue ve MUDI Micro: AR kırınımlı dalga kılavuzu lenslerinin ortak geliştirilmesi.
- Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL ve Kunyou Optoelectronics: Yapay Zeka/Artırılmış Gerçeklik tedarik zinciri entegrasyonu için stratejik ittifak.
Pazar projeksiyonları, 2027 yılına kadar yılda 500.000 adet SiC tabanlı AR ünitesinin üretileceğini ve 250.000 adet 6 inç (veya 125.000 adet 8 inç) alt tabaka tüketileceğini öngörüyor. Bu gidişat, SiC'nin yeni nesil AR optiklerinde dönüştürücü rolünün altını çiziyor.
XKH, RF, güç elektroniği ve AR/VR optik alanlarındaki özel uygulama gereksinimlerini karşılamak üzere tasarlanmış, 2 inçten 8 inçe kadar özelleştirilebilir çaplara sahip yüksek kaliteli 4H yarı iletken (4H-SEMI) SiC alt tabakaları tedarik etme konusunda uzmanlaşmıştır. Güçlü yönlerimiz arasında güvenilir hacimli tedarik, hassas özelleştirme (kalınlık, yönlendirme, yüzey işleme) ve kristal büyümesinden parlatmaya kadar tam kapsamlı şirket içi işleme yer almaktadır. 4H-SEMI'nin ötesinde, çeşitli yarı iletken ve optoelektronik yenilikleri destekleyen 4H-N tipi, 4H/6H-P tipi ve 3C-SiC alt tabakaları da sunuyoruz.
Yayın tarihi: 08 Ağustos 2025