सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) AR ग्लास में कैसे प्रवेश कर रहा है?

संवर्धित वास्तविकता (AR) तकनीक के तेजी से विकास के साथ, AR तकनीक के एक महत्वपूर्ण वाहक के रूप में स्मार्ट ग्लास धीरे-धीरे अवधारणा से वास्तविकता में परिवर्तित हो रहे हैं। हालाँकि, स्मार्ट ग्लास को व्यापक रूप से अपनाए जाने में अभी भी कई तकनीकी चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है, खासकर डिस्प्ले तकनीक, वजन, गर्मी अपव्यय और ऑप्टिकल प्रदर्शन के मामले में। हाल के वर्षों में, सिलिकॉन कार्बाइड (SiC), एक उभरती हुई सामग्री के रूप में, विभिन्न पावर सेमीकंडक्टर उपकरणों और मॉड्यूल में व्यापक रूप से लागू किया गया है। यह अब AR ग्लास क्षेत्र में एक प्रमुख सामग्री के रूप में अपना रास्ता बना रहा है। सिलिकॉन कार्बाइड का उच्च अपवर्तक सूचकांक, उत्कृष्ट गर्मी अपव्यय गुण और उच्च कठोरता, अन्य विशेषताओं के अलावा, AR ग्लास की डिस्प्ले तकनीक, हल्के डिजाइन और गर्मी अपव्यय में अनुप्रयोग के लिए महत्वपूर्ण क्षमता दिखाते हैं। हम प्रदान कर सकते हैंSiC वेफर, जो इन क्षेत्रों में सुधार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। नीचे, हम यह पता लगाएंगे कि सिलिकॉन कार्बाइड अपने गुणों, तकनीकी सफलताओं, बाजार अनुप्रयोगों और भविष्य की संभावनाओं के पहलुओं से स्मार्ट ग्लास में क्रांतिकारी बदलाव कैसे ला सकता है।

सिलिकॉन कार्बाइड के गुण और लाभ

सिलिकॉन कार्बाइड एक विस्तृत बैंडगैप अर्धचालक पदार्थ है जिसमें उच्च कठोरता, उच्च तापीय चालकता और उच्च अपवर्तक सूचकांक जैसे उत्कृष्ट गुण होते हैं। ये विशेषताएँ इसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, ऑप्टिकल उपकरणों और थर्मल प्रबंधन में उपयोग के लिए व्यापक क्षमता प्रदान करती हैं। विशेष रूप से स्मार्ट ग्लास के क्षेत्र में, सिलिकॉन कार्बाइड के लाभ मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होते हैं:

उच्च अपवर्तक सूचकांक: सिलिकॉन कार्बाइड का अपवर्तक सूचकांक 2.6 से अधिक है, जो पारंपरिक सामग्रियों जैसे कि राल (1.51-1.74) और कांच (1.5-1.9) की तुलना में बहुत अधिक है। उच्च अपवर्तक सूचकांक का मतलब है कि सिलिकॉन कार्बाइड प्रकाश प्रसार को अधिक प्रभावी ढंग से बाधित कर सकता है, प्रकाश ऊर्जा हानि को कम कर सकता है, जिससे डिस्प्ले की चमक और दृश्य क्षेत्र (FOV) में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, मेटा के ओरियन AR ग्लास सिलिकॉन कार्बाइड वेवगाइड तकनीक का उपयोग करते हैं, जो 70-डिग्री का दृश्य क्षेत्र प्राप्त करता है, जो पारंपरिक ग्लास सामग्री के 40-डिग्री दृश्य क्षेत्र से कहीं अधिक है।

उत्कृष्ट ऊष्मा अपव्यय: सिलिकॉन कार्बाइड में साधारण कांच की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक तापीय चालकता होती है, जिससे तेजी से ऊष्मा का संचालन संभव होता है। AR ग्लास के लिए ऊष्मा अपव्यय एक प्रमुख मुद्दा है, विशेष रूप से उच्च-चमक वाले डिस्प्ले और लंबे समय तक उपयोग के दौरान। सिलिकॉन कार्बाइड लेंस ऑप्टिकल घटकों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को तेज़ी से स्थानांतरित कर सकते हैं, जिससे डिवाइस की स्थिरता और जीवनकाल बढ़ जाता है। हम SiC वेफर प्रदान कर सकते हैं जो ऐसे अनुप्रयोगों में प्रभावी थर्मल प्रबंधन सुनिश्चित करता है।

उच्च कठोरता और पहनने का प्रतिरोध: सिलिकॉन कार्बाइड सबसे कठोर सामग्रियों में से एक है, जो हीरे के बाद दूसरे स्थान पर है। यह सिलिकॉन कार्बाइड लेंस को अधिक पहनने-प्रतिरोधी बनाता है, जो रोज़मर्रा के उपयोग के लिए उपयुक्त है। इसके विपरीत, कांच और राल सामग्री खरोंच के लिए अधिक प्रवण होती है, जो उपयोगकर्ता के अनुभव को प्रभावित करती है।

एंटी-रेनबो इफ़ेक्ट: AR ग्लास में पारंपरिक ग्लास सामग्री एक इंद्रधनुषी प्रभाव उत्पन्न करती है, जहाँ परिवेशी प्रकाश वेवगाइड सतह से परावर्तित होता है, जिससे गतिशील रंगीन प्रकाश पैटर्न बनते हैं। सिलिकॉन कार्बाइड ग्रेटिंग संरचना को अनुकूलित करके इस समस्या को प्रभावी ढंग से समाप्त कर सकता है, इस प्रकार डिस्प्ले की गुणवत्ता में सुधार करता है और वेवगाइड सतह पर परिवेशी प्रकाश के परावर्तन के कारण होने वाले इंद्रधनुषी प्रभाव को समाप्त करता है।

एआर ग्लास में सिलिकॉन कार्बाइड की तकनीकी सफलता

हाल के वर्षों में, AR चश्मे में सिलिकॉन कार्बाइड की तकनीकी सफलताओं ने मुख्य रूप से विवर्तन वेवगाइड लेंस के विकास पर ध्यान केंद्रित किया है। विवर्तन वेवगाइड एक डिस्प्ले तकनीक है जो लेंस में ग्रेटिंग के माध्यम से ऑप्टिकल घटकों द्वारा उत्पन्न छवियों को प्रसारित करने के लिए प्रकाश की विवर्तन घटना को वेवगाइड संरचनाओं के साथ जोड़ती है। यह लेंस की मोटाई को कम करता है, जिससे AR चश्मा नियमित आईवियर के करीब दिखता है।

अक्टूबर 2024 में, मेटा (पूर्व में फेसबुक) ने अपने ओरियन एआर ग्लास में माइक्रोएलईडी के साथ संयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड-नक़्क़ाशीदार वेवगाइड का उपयोग शुरू किया, जिससे दृश्य क्षेत्र, वजन और ऑप्टिकल कलाकृतियों जैसे क्षेत्रों में प्रमुख अड़चनें हल हो गईं। मेटा के ऑप्टिकल वैज्ञानिक पास्कुअल रिवेरा ने कहा कि सिलिकॉन कार्बाइड वेवगाइड तकनीक ने एआर ग्लास की डिस्प्ले क्वालिटी को पूरी तरह से बदल दिया, जिससे अनुभव "डिस्को-बॉल जैसे इंद्रधनुषी प्रकाश धब्बों" से बदलकर "कॉन्सर्ट हॉल जैसा शांत अनुभव" हो गया।

दिसंबर 2024 में, XINKEHUI ने दुनिया का पहला 12-इंच उच्च शुद्धता वाला अर्ध-इन्सुलेटिंग सिलिकॉन कार्बाइड सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट सफलतापूर्वक विकसित किया, जो बड़े आकार के सब्सट्रेट के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता है। यह तकनीक AR ग्लास और हीट सिंक जैसे नए उपयोग के मामलों में सिलिकॉन कार्बाइड के अनुप्रयोग को गति देगी। उदाहरण के लिए, 12-इंच सिलिकॉन कार्बाइड वेफर AR ग्लास लेंस के 8-9 जोड़े का उत्पादन कर सकता है, जो उत्पादन दक्षता में काफी सुधार करता है। हम AR ग्लास उद्योग में ऐसे अनुप्रयोगों का समर्थन करने के लिए SiC वेफर प्रदान कर सकते हैं।

हाल ही में, सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट आपूर्तिकर्ता XINKEHUI ने माइक्रो-नैनो ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस कंपनी MOD MICRO-NANO के साथ साझेदारी की है, ताकि AR डिफ्रेक्शन वेवगाइड लेंस तकनीक के विकास और बाजार संवर्धन पर केंद्रित एक संयुक्त उद्यम स्थापित किया जा सके। XINKEHUI, सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट में अपनी तकनीकी विशेषज्ञता के साथ, MOD MICRO-NANO के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले सब्सट्रेट प्रदान करेगा, जो माइक्रो-नैनो ऑप्टिकल तकनीक और AR वेवगाइड प्रसंस्करण में अपने लाभों का लाभ उठाकर डिफ्रेक्शन वेवगाइड के प्रदर्शन को और अधिक अनुकूलित करेगा। इस सहयोग से AR ग्लास में तकनीकी सफलताओं में तेजी आने की उम्मीद है, जिससे उद्योग के उच्च प्रदर्शन और हल्के डिजाइनों की ओर बढ़ने को बढ़ावा मिलेगा।

2025 SPIE AR|VR|MR प्रदर्शनी में, MOD MICRO-NANO ने अपनी दूसरी पीढ़ी के सिलिकॉन कार्बाइड AR ग्लास लेंस पेश किए, जिनका वजन केवल 2.7 ग्राम है और केवल 0.55 मिलीमीटर की मोटाई है, जो नियमित धूप के चश्मे की तुलना में हल्का है, जो उपयोगकर्ताओं को लगभग अगोचर पहनने का अनुभव प्रदान करता है, जो वास्तव में "हल्का" डिज़ाइन प्राप्त करता है।

एआर ग्लास में सिलिकॉन कार्बाइड के अनुप्रयोग मामले

सिलिकॉन कार्बाइड वेवगाइड्स की निर्माण प्रक्रिया में, मेटा की टीम ने तिरछी नक्काशी तकनीक की चुनौतियों पर काबू पा लिया। शोध प्रबंधक निहार मोहंती ने बताया कि तिरछी नक्काशी एक गैर-पारंपरिक झंझरी तकनीक है जो प्रकाश युग्मन और वियुग्मन दक्षता को अनुकूलित करने के लिए एक झुके हुए कोण पर रेखाएँ उकेरती है। इस सफलता ने AR ग्लास में सिलिकॉन कार्बाइड को बड़े पैमाने पर अपनाने की नींव रखी।

मेटा के ओरियन AR ग्लास AR में सिलिकॉन कार्बाइड तकनीक का एक प्रतिनिधि अनुप्रयोग हैं। सिलिकॉन कार्बाइड वेवगाइड तकनीक का उपयोग करके, ओरियन 70-डिग्री का दृश्य क्षेत्र प्राप्त करता है और घोस्टिंग और इंद्रधनुष प्रभाव जैसे मुद्दों को प्रभावी ढंग से संबोधित करता है।

मेटा के AR वेवगाइड प्रौद्योगिकी लीडर जिएसेपे कैराफियोर ने बताया कि सिलिकॉन कार्बाइड का उच्च अपवर्तनांक और ऊष्मीय चालकता इसे AR ग्लास के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है। सामग्री का चयन करने के बाद, अगली चुनौती वेवगाइड को विकसित करना था, विशेष रूप से ग्रेटिंग के लिए तिरछी नक्काशी प्रक्रिया। कैराफियोर ने बताया कि ग्रेटिंग, जो लेंस के अंदर और बाहर प्रकाश को युग्मित करने के लिए जिम्मेदार है, को तिरछी नक्काशी का उपयोग करना चाहिए। नक्काशीदार रेखाएँ लंबवत रूप से व्यवस्थित नहीं होती हैं, बल्कि एक झुके हुए कोण पर वितरित होती हैं। निहार मोहंती ने कहा कि वे सीधे उपकरणों पर तिरछी नक्काशी हासिल करने वाली विश्व स्तर पर पहली टीम थीं। 2019 में, निहार मोहंती और उनकी टीम ने एक समर्पित उत्पादन लाइन बनाई। इससे पहले, सिलिकॉन कार्बाइड वेवगाइड को उकेरने के लिए कोई उपकरण उपलब्ध नहीं था, न ही प्रयोगशाला के बाहर तकनीक संभव थी।

सिलिकॉन कार्बाइड की चुनौतियाँ और भविष्य की संभावनाएँ

हालाँकि सिलिकॉन कार्बाइड AR ग्लास में बहुत संभावनाएँ दिखाता है, फिर भी इसके अनुप्रयोग में कई चुनौतियाँ हैं। वर्तमान में, सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री अपनी धीमी वृद्धि दर और कठिन प्रसंस्करण के कारण महंगी है। उदाहरण के लिए, मेटा के ओरियन AR ग्लास के लिए एक सिलिकॉन कार्बाइड लेंस की कीमत $1,000 जितनी है, जिससे उपभोक्ता बाज़ार की ज़रूरतों को पूरा करना मुश्किल हो जाता है। हालाँकि, इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग के तेज़ी से विकास के साथ, सिलिकॉन कार्बाइड की लागत धीरे-धीरे कम हो रही है। इसके अलावा, बड़े आकार के सब्सट्रेट (जैसे 12-इंच वेफ़र) के विकास से लागत में कमी और दक्षता में सुधार होगा।

सिलिकॉन कार्बाइड की उच्च कठोरता भी इसे संसाधित करने में चुनौतीपूर्ण बनाती है, विशेष रूप से माइक्रो-नैनो संरचना निर्माण में, जिससे कम उपज दर होती है। भविष्य में, सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट आपूर्तिकर्ताओं और माइक्रो-नैनो ऑप्टिकल निर्माताओं के बीच गहन सहयोग के साथ, इस मुद्दे को हल करने की उम्मीद है। AR ग्लास में सिलिकॉन कार्बाइड का अनुप्रयोग अभी भी अपने शुरुआती चरण में है, जिसके लिए अधिक कंपनियों को ऑप्टिकल-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड अनुसंधान और उपकरण विकास में निवेश करने की आवश्यकता है। मेटा की टीम को उम्मीद है कि अन्य निर्माता अपने स्वयं के उपकरण विकसित करना शुरू कर देंगे, क्योंकि जितनी अधिक कंपनियां ऑप्टिकल-ग्रेड सिलिकॉन कार्बाइड अनुसंधान और उपकरणों में निवेश करती हैं, उपभोक्ता-ग्रेड AR ग्लास उद्योग पारिस्थितिकी तंत्र उतना ही मजबूत होता जाएगा।

निष्कर्ष

सिलिकॉन कार्बाइड, अपने उच्च अपवर्तनांक, उत्कृष्ट ऊष्मा अपव्यय और उच्च कठोरता के साथ, AR ग्लास के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण सामग्री बन रहा है। XINKEHUI और MOD MICRO-NANO के बीच सहयोग से लेकर मेटा के ओरियन AR ग्लास में सिलिकॉन कार्बाइड के सफल अनुप्रयोग तक, स्मार्ट ग्लास में सिलिकॉन कार्बाइड की क्षमता पूरी तरह से प्रदर्शित की गई है। लागत और तकनीकी बाधाओं जैसी चुनौतियों के बावजूद, जैसे-जैसे उद्योग श्रृंखला परिपक्व होती है और प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती है, AR ग्लास क्षेत्र में सिलिकॉन कार्बाइड के चमकने की उम्मीद है, जिससे स्मार्ट ग्लास उच्च प्रदर्शन, हल्के वजन और व्यापक रूप से अपनाए जाने की ओर अग्रसर होंगे। भविष्य में, सिलिकॉन कार्बाइड AR उद्योग में मुख्यधारा की सामग्री बन सकती है, जिससे स्मार्ट ग्लास का एक नया युग शुरू हो सकता है।

सिलिकॉन कार्बाइड की क्षमता केवल AR ग्लास तक सीमित नहीं है; इलेक्ट्रॉनिक्स और फोटोनिक्स में इसके क्रॉस-इंडस्ट्री एप्लीकेशन भी बहुत संभावनाएं दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग और हाई-पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सिलिकॉन कार्बाइड के अनुप्रयोग का सक्रिय रूप से पता लगाया जा रहा है। जैसे-जैसे तकनीक आगे बढ़ती है और लागत कम होती है, सिलिकॉन कार्बाइड से संबंधित उद्योगों के विकास में तेजी लाने के लिए और अधिक क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है। हम विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए SiC वेफर प्रदान कर सकते हैं, जो AR तकनीक और उससे आगे की प्रगति का समर्थन करते हैं।

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