Піч для вирощування кристалів сапфіру. Метод К.Й. Кіропулоса для виробництва сапфірових пластин та оптичних вікон.

Короткий опис:

Це обладнання для вирощування кристалів сапфіру використовує провідний у світі метод Кіропулоса (KY), спеціально розроблений для вирощування монокристалів сапфіру великого діаметра з низьким рівнем дефектів. Метод KY дозволяє точно контролювати витягування зародкового кристала, швидкість обертання та градієнти температури, що дозволяє вирощувати кристали сапфіру діаметром до 12 дюймів (300 мм) за високих температур (2000–2200°C). Системи методу KY компанії XKH широко використовуються в промисловому виробництві сапфірових пластин та оптичних вікон C/A-площини розміром 2–12 дюймів, щомісячно випускаючи 20 одиниць. Обладнання підтримує процеси легування (наприклад, легування Cr³⁰ для синтезу рубінів) та забезпечує якість кристалів завдяки:

Щільність дислокацій <100/см²

Пропускання >85% при 400–5500 нм

Надіслати нам електронного листа

Особливості

Принцип роботи

Основний принцип методу KY полягає в плавленні високочистої сировини Al₂O₃ у вольфрамово-молібденовому тиглі за температури 2050°C. Затравний кристал опускається в розплав, після чого здійснюється контрольоване вилучення (0,5–10 мм/год) та обертання (0,5–20 об/хв) для досягнення спрямованого росту монокристалів α-Al₂O₃. Основні характеристики включають:

• Кристали великих розмірів (макс. Φ400 мм × 500 мм)
• Сапфір оптичного класу з низьким навантаженням (спотворення хвильового фронту <λ/8 при 633 нм)
• Леговані кристали (наприклад, легування Ti³⁰ для зірчастого сапфіру)

Основні компоненти системи

1. Система високотемпературного плавлення
• Тигель з вольфрамово-молібденового композиту (макс. температура 2300°C)
• Багатозонний графітовий нагрівач (регулювання температури ±0,5°C)

2. Система вирощування кристалів
• Сервопривідний механізм витягування (точність ±0,01 мм)
• Магнітно-гідроізоляційне роторне ущільнення (безступінчасте регулювання швидкості 0–30 об/хв)

3. Контроль теплового поля
• 5-зонний незалежний контроль температури (1800–2200°C)
• Регульований тепловий екран (градієнт ±2°C/см)
• Система вакууму та атмосфери
• Високий вакуум 10⁻⁴ Па
• Контроль змішаних газів Ar/N₂/H₂

4. Інтелектуальний моніторинг
• Моніторинг діаметра кристала CCD у режимі реального часу
• Багатоспектральне виявлення рівня розплаву

Порівняння методів KY та CZ

Параметр	Метод KY	Метод CZ
Максимальний розмір кристала	Φ400 мм	Φ200 мм
Темпи зростання	5–15 мм/год	20–50 мм/год
Щільність дефектів	<100/см²	500–1000/см²
Споживання енергії	80–120 кВт⋅год/кг	50–80 кВт⋅год/кг
Типові застосування	Оптичні вікна/великі пластини	Світлодіодні підкладки/ювелірні вироби

Ключові застосування

1. Оптоелектронні вікна
• Військові ІЧ-куполи (коефіцієнт пропускання >85% при 3–5 мкм)
• Вікна УФ-лазера (витримують щільність потужності 200 Вт/см²)

2. Напівпровідникові підкладки
• Епітаксіальні пластини GaN (2–8 дюймів, TTV <10 мкм)
• Підкладки SOI (шорсткість поверхні <0,2 нм)

3. Побутова електроніка
• Захисне скло камери смартфона (твердість за шкалою Мооса 9)
• Дисплеї смарт-годинників (покращення стійкості до подряпин у 10 разів)

4. Спеціалізовані матеріали
• Високочиста ІЧ-оптика (коефіцієнт поглинання <10⁻³ см⁻¹)
• Вікна спостереження за ядерним реактором (допуск до випромінювання: 10¹⁶ н/см²)

Переваги обладнання для вирощування кристалів сапфіру Kyropoulos (KY)

Обладнання для вирощування кристалів сапфіру на основі методу Кіропулоса (штат Кентуккі) пропонує неперевершені технічні переваги, що позиціонує його як передове рішення для промислового виробництва. Ключові переваги включають:

1. Можливість вирощування кристалів сапфіру великого діаметра: Здатність вирощувати кристали сапфіру діаметром до 12 дюймів (300 мм), що дозволяє виробляти високопродуктивні пластини та оптичні компоненти для передових застосувань, таких як епітаксія GaN та вікна військового класу.

2. Наднизька щільність дефектів: Досягає щільності дислокацій <100/см² завдяки оптимізованій конструкції теплового поля та точному контролю градієнта температури, що забезпечує чудову цілісність кристалів для оптоелектронних пристроїв.

3. Високоякісні оптичні характеристики: Забезпечує пропускання понад 85% у спектрі від видимого до інфрачервоного (400–5500 нм), що є критично важливим для вікон УФ-лазерів та інфрачервоної оптики.

4. Розширена автоматизація: оснащена сервоприводними механізмами витягування (точність ±0,01 мм) та магнітно-гідроізоляційними роторними ущільненнями (безступінчасте керування 0–30 об/хв), що мінімізує втручання людини та підвищує стабільність.

5. Гнучкі варіанти легування: Підтримує налаштування за допомогою легуючих домішок, таких як Cr³⁰ (для рубіна) та Ti³⁰ (для зірчастого сапфіру), що задовольняє нішеві ринки оптоелектроніки та ювелірних виробів.

6. Енергоефективність: Оптимізована теплоізоляція (вольфрамово-молібденовий тигель) знижує споживання енергії до 80–120 кВт·год/кг, що є конкурентоспроможним порівняно з альтернативними методами вирощування.

7. Масштабоване виробництво: Досягає щомісячного обсягу виробництва понад 5000 пластин з коротким циклом виробництва (8–10 днів для кристалів вагою 30–40 кг), що підтверджено понад 200 установками по всьому світу.

8. Міцність військового класу: Виготовлено з радіаційно-стійких конструкцій та термостійких матеріалів (витримують 10¹⁶ н/см²), що є важливим для аерокосмічної та ядерної галузей.
Ці інновації закріплюють метод KY як золотий стандарт для виробництва високопродуктивних сапфірових кристалів, стимулюючи прогрес у зв'язку 5G, квантових обчисленнях та оборонних технологіях.

Послуги XKH

XKH надає комплексні рішення «під ключ» для систем вирощування кристалів сапфіру, що охоплюють встановлення, оптимізацію процесів та навчання персоналу для забезпечення безперебійної операційної інтеграції. Ми надаємо попередньо перевірені рецепти вирощування (понад 50), адаптовані до різноманітних промислових потреб, значно скорочуючи час досліджень та розробок для клієнтів. Для спеціалізованих застосувань послуги з розробки на замовлення дозволяють створювати резонатори (Φ200–400 мм) та вдосконалені системи легування (Cr/Ti/Ni), що підтримують високопродуктивні оптичні компоненти та радіаційно стійкі матеріали.

Послуги з доданою вартістю включають обробку після вирощування, таку як нарізка, шліфування та полірування, доповнені повним асортиментом сапфірових виробів, таких як пластини, трубки та заготовки для дорогоцінного каміння. Ці пропозиції охоплюють різні сектори, від побутової електроніки до аерокосмічної промисловості. Наша технічна підтримка гарантує 24-місячну гарантію та дистанційну діагностику в режимі реального часу, що забезпечує мінімальний час простою та стабільну ефективність виробництва.