Màn hình sapphire “siêu bền” được làm ra như thế nào?

1.575

Có lẽ nhiều người đều đã biết đến màn hình sapphire, loại màn hình siêu bền được đồn đại là sẽ được dùng trong Phone 6 sắp ra mắt. Nhiều ưu điểm vượt trội của loại màn hình này đã được nêu ra, nhưng sẽ có nhiều người đặt câu hỏi: Tại sao có thể tạo ra màn hình smartphone từ loại đá quý đắt tiền này?

Chúng ta hẳn không lạ gì loại đá quý sapphire được bày bán trong các tiệm đồ trang sức. Nhưng để làm ra được màn hình cho hàng triệu triệu thiết bị đi động từ loại đá quý đó thì có vẻ quá… tốn kém. Thực tế, loại tinh thể sapphire dùng để sản xuất màn hình smartphone không phải là loại đá quý được khai thác trong tự nhiên, mà chúng được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Và thay vì có nhiều màu sắc đa dạng, loại sapphire này trong suốt bởi nó không hề chứa các tạp chất tạo màu cho sapphire tự nhiên.

Vậy chính xác thì loại vật liệu "kỳ diệu" này được làm ra như thế nào?

Bước 1: Sản xuất tinh thể sapphire

Quá trình sản xuất tinh thể sapphire bắt đầu với những chiếc lò nung như trong hình, nơi mà nhiệt độ và áp suất cực cao sẽ biến nhôm oxide thành tinh thể sapphire.

Theo video của trang Pocketnow (được đăng ở cuối bài), "hạt sapphire" có cỡ bằng hộp xi đánh giày sẽ được đặt ở đáy của thùng kim loại (được gọi là nồi nấu).

"Hạt sapphire" sẽ được trộn với một dạng nhôm oxit và chất liệu sapphire chưa được tinh thể hóa gọi là "crackle" như trong hình dưới đây.

Tiếp theo, nồi nấu sẽ được đặt vào trong lò. Nhiệt độ lò sẽ được tăng lên tới mức 2200^oC, đủ nóng để làm tan chảy hỗn hợp. Nguyên liệu nóng chảy sau đó sẽ được đưa qua một chuỗi các vòng làm lạnh trong một khoảng thời gian gần hai tuần. Đây là lúc sapphire được kết tinh. Sản phẩm thu được là một khối sapphire hình trụ, có tên là "sapphire boule".

Khối sapphire boule sẽ được khoan cắt để dùng cho nhiều mục đích khác nhau, trong đó có sản xuất màn hình LED và cửa sổ máy bay.

Tuy nhiên, để tạo ra màn hình sapphire cho smartphone, khối trụ sẽ được cắt thành những khối hộp nhỏ hơn. Những khối này được gọi là "sapphire wafer", từ đó những tấm sapphire mỏng như tờ giấy sẽ được cắt ra để làm màn hình cho smartphone.

Bước hai: Sản xuất màn hình sapphire

GT Advanced cũng đã giới thiệu video của riêng họ về cách thức tạo nên những tấm sapphire "siêu mỏng" bằng công nghệ của mình.

Đầu tiên, khối sapphire wafer sẽ được bắn phá bởi các proton năng lượng cao (ion H+).

Để tiến hành quy trình này, công ty GT Advanced đã sử dụng cỗ máy sản xuất ion của họ, có tên là Hyperion 4. Các tia proton sẽ bắn phá khối sapphire wafer với tốc độ cực cao để có thể đi xuyên qua bề mặt của khối.

Các ion H+ (proton) sẽ tạo thành các bong bóng khí hidro siêu nhỏ phía dưới bề mặt khối sapphire wafer. Tiếp theo, khối wafer sẽ được đem đi "nấu".

Nhiệt độ cao sẽ tách các tấm sapphire siêu mỏng ra khỏi khối wafer. Quá trình cứ thế tiếp tục lặp đi lặp lại cho tới khi khối wafer được sử dụng hết và chúng ta thu được một loạt tấm sapphire siêu mỏng.