Обладнання для вирощування сапфірових злитків. Метод Чохральського CZ для виробництва сапфірових пластин розміром 2-12 дюймів.

Короткий опис:

Обладнання для вирощування злитків сапфіру (метод Чохральського) – це передова система, розроблена для вирощування монокристалів сапфіру високої чистоти з низьким рівнем дефектів. Метод Чохральського (CZ) дозволяє точно контролювати швидкість витягування кристалів-зародків (0,5–5 мм/год), швидкість обертання (5–30 об/хв) та градієнти температури в іридієвому тиглі, створюючи осесиметричні кристали діаметром до 12 дюймів (300 мм). Це обладнання підтримує контроль орієнтації кристалів у площині C/A, що дозволяє вирощувати сапфір оптичного, електронного класу та легований сапфір (наприклад, рубін Cr³⁺, зірчастий сапфір Ti³⁺).

XKH надає комплексні рішення, включаючи налаштування обладнання (виробництво пластин розміром 2–12 дюймів), оптимізацію процесів (щільність дефектів <100/см²) та технічне навчання, з щомісячним обсягом виробництва понад 5000 пластин для таких застосувань, як світлодіодні підкладки, епітаксія GaN та корпусування напівпровідників.

Надіслати нам електронного листа

Особливості

Принцип роботи

Метод CZ працює за такими кроками:
1. Плавлення сировини: Високочистий Al₂O₃ (чистота >99,999%) плавиться в іридієвому тиглі при температурі 2050–2100°C.
2. Введення зародкового кристалу: Зародковий кристал опускають у розплав, після чого його швидко витягують, утворюючи шийку (діаметром <1 мм) для усунення дислокацій.
3. Формування плечей та зростання об'єму: швидкість витягування зменшується до 0,2–1 мм/год, поступово розширюючи діаметр кристала до цільового розміру (наприклад, 4–12 дюймів).
4. Відпал та охолодження: Кристал охолоджують зі швидкістю 0,1–0,5 °C/хв, щоб мінімізувати розтріскування, викликане термічним напруженням.
5. Сумісні типи кристалів:
Електронний клас: напівпровідникові підкладки (TTV <5 мкм)
Оптичний клас: вікна УФ-лазера (пропускання >90% при 200 нм)
Леговані варіанти: рубін (концентрація Cr³⁺ 0,01–0,5 мас.%), синя сапфірова трубка

Основні компоненти системи

1. Система плавлення
Іридієвий тигель: стійкий до 2300°C, стійкий до корозії, сумісний з великими розплавами (100–400 кг).
Індукційна нагрівальна піч: багатозонне незалежне регулювання температури (±0,5°C), оптимізовані температурні градієнти.

2. Система витягування та обертання
Високоточний серводвигун: роздільна здатність витягування 0,01 мм/год, концентричність обертання <0,01 мм.
Магнітно-рідинне ущільнення: безконтактна передача для безперервного росту (>72 годин).

3. Система терморегуляції
ПІД-керування із замкнутим контуром: регулювання потужності в режимі реального часу (50–200 кВт) для стабілізації теплового поля.
Захист інертним газом: суміш Ar/N₂ (чистота 99,999%) для запобігання окисленню.

4. Автоматизація та моніторинг
Моніторинг діаметра CCD: Зворотній зв'язок у режимі реального часу (точність ±0,01 мм).
Інфрачервона термографія: моніторинг морфології розділу твердих і рідких речовин.

Порівняння методів Чехії та Кентуккі

Параметр	Метод CZ	Метод KY
Максимальний розмір кристалів	12 дюймів (300 мм)	400 мм (грушоподібний злиток)
Щільність дефектів	<100/см²	<50/см²
Темпи зростання	0,5–5 мм/год	0,1–2 мм/год
Споживання енергії	50–80 кВт⋅год/кг	80–120 кВт⋅год/кг
Застосування	Світлодіодні підкладки, епітаксія GaN	Оптичні вікна, великі злитки
Вартість	Помірний (високі інвестиції в обладнання)	Високий (складний процес)

Ключові застосування

1. Напівпровідникова промисловість
Епітаксіальні підкладки GaN: пластини розміром 2–8 дюймів (TTV <10 мкм) для мікросвітлодіодів та лазерних діодів.
Пластини SOI: шорсткість поверхні <0,2 нм для 3D-інтегрованих чіпів.

2. Оптоелектроніка
Вікна УФ-лазера: Витримують щільність потужності 200 Вт/см² для літографічної оптики.
Інфрачервоні компоненти: коефіцієнт поглинання <10⁻³ см⁻¹ для тепловізійного зображення.

3. Побутова електроніка
Чохли для камер смартфонів: твердість за шкалою Мооса 9, 10-кратне покращення стійкості до подряпин.
Дисплеї смарт-годинників: товщина 0,3–0,5 мм, коефіцієнт пропускання >92%.

4. Оборона та аерокосмічна промисловість
Вікна ядерного реактора: радіаційна стійкість до 10¹⁶ н/см².
Дзеркала потужних лазерів: Термічна деформація <λ/20@1064 нм.

Послуги XKH

1. Налаштування обладнання
Масштабована конструкція камери: конфігурації Φ200–400 мм для виробництва пластин розміром 2–12 дюймів.
Гнучкість легування: Підтримує легування рідкісноземельними (Er/Yb) та перехідними металами (Ti/Cr) для досягнення індивідуальних оптоелектронних властивостей.

2. Комплексна підтримка
Оптимізація процесу: Попередньо перевірені рецепти (50+) для світлодіодів, радіочастотних пристроїв та радіаційно-зміцнених компонентів.
Глобальна сервісна мережа: цілодобова дистанційна діагностика та обслуговування на місці з 24-місячною гарантією.

3. Дальня обробка
Виготовлення пластин: нарізання, шліфування та полірування пластин розміром 2–12 дюймів (площина C/A).
Продукти з доданою вартістю:
Оптичні компоненти: вікна УФ/ІЧ-діапазону (товщина 0,5–50 мм).
Матеріали ювелірного класу: рубін Cr³⁺ (сертифікований GIA), зірчастий сапфір Ti³⁺.

4. Технічне лідерство
Сертифікації: пластини, що відповідають вимогам щодо електромагнітних перешкод.
Патенти: Основні патенти в галузі інновацій методу чеської цивільної хімії.

Висновок

Обладнання методу CZ забезпечує сумісність з великими розмірами, наднизький рівень дефектів та високу стабільність процесу, що робить його галузевим еталоном для світлодіодів, напівпровідників та оборонної промисловості. XKH надає комплексну підтримку від розгортання обладнання до подальшої обробки, дозволяючи клієнтам досягати економічно ефективного та високопродуктивного виробництва сапфірових кристалів.