Пещ за растеж на сапфирени кристали - метод на KY Киропулос за производство на сапфирени пластини и оптични прозорци

Пещ за растеж на сапфирени кристали. Метод на К.Й. Киропулос за производство на сапфирени пластини и оптични прозорци. Представено изображение.

Кратко описание:

Това оборудване за растеж на сапфирени кристали използва водещия в световен мащаб метод на Киропулос (KY), специално проектиран за растеж на сапфирени монокристали с голям диаметър и нисък процент на дефекти. Методът KY позволява прецизен контрол на издърпването на зародишните кристали, скоростта на въртене и температурните градиенти, което позволява растеж на сапфирени кристали с диаметър до 12 инча (300 мм) при високи температури (2000–2200°C). Системите по KY метод на XKH се използват широко в промишленото производство на 2–12-инчови сапфирени пластини и оптични прозорци в C/A-равнина, постигайки месечен капацитет от 20 единици. Оборудването поддържа процеси на легиране (напр. легиране с Cr³⁰ за синтез на рубин) и осигурява кристално качество с:

Плътност на дислокациите <100/cm²

Пропускливост >85% при 400–5500 nm

Изпратете ни имейл

Характеристики

Принцип на работа

Основният принцип на метода KY включва топене на високочисти суровини Al₂O₃ в тигел от волфрам/молибден при 2050°C. Зародишният кристал се спуска в стопилката, последвано от контролирано изтегляне (0,5–10 mm/h) и въртене (0,5–20 rpm), за да се постигне насочен растеж на α-Al₂O₃ монокристали. Ключовите характеристики включват:

• Кристали с големи размери (макс. Φ400 мм × 500 мм)
• Сапфир с ниско напрежение и оптичен клас (изкривяване на вълновия фронт <λ/8 @ 633 nm)
• Легирани кристали (напр. легиране с Ti³⁰ за звездовиден сапфир)

Основни системни компоненти

1. Система за топене при висока температура
• Тигел от волфрам-молибденов композит (макс. температура 2300°C)
• Многозонов графитен нагревател (контрол на температурата ±0,5°C)

2. Система за растеж на кристали
• Серво задвижван механизъм за издърпване (точност ±0,01 мм)
• Ротационно уплътнение с магнитна течност (безстепенно регулиране на скоростта 0–30 об/мин)

3. Контрол на термичното поле
• 5-зонов независим контрол на температурата (1800–2200°C)
• Регулируем топлинен щит (±2°C/cm градиент)
• Вакуумна и атмосферна система
• 10⁻⁴ Pa висок вакуум
• Контрол на смесени газове Ar/N₂/H₂

4. Интелигентно наблюдение
• CCD наблюдение на диаметъра на кристала в реално време
• Многоспектрално откриване на нивото на стопилка

Сравнение на методите KY срещу CZ

Параметър	Методът на KY	Методът на Чехия
Максимален размер на кристала	Φ400 мм	Φ200 мм
Темпът на растеж	5–15 мм/ч	20–50 мм/ч
Плътност на дефектите	<100/см²	500–1000/см²
Консумация на енергия	80–120 kWh/kg	50–80 kWh/kg
Типични приложения	Оптични прозорци/големи пластини	LED субстрати/бижута

Ключови приложения

1. Оптоелектронни прозорци
• Военни инфрачервени куполи (пропускливост >85%@3–5 μm)
• UV лазерни прозорци (издържат на плътност на мощността 200 W/cm²)

2. Полупроводникови подложки
• GaN епитаксиални пластини (2–8 инча, TTV <10 μm)
• SOI подложки (грапавост на повърхността <0,2 nm)

3. Потребителска електроника
• Стъкло за предпазване на камерата на смартфона (твърдост по Моос 9)
• Дисплеи на смарт часовници (10× подобрение на устойчивостта на надраскване)

4. Специализирани материали
• Високочиста инфрачервена оптика (коефициент на поглъщане <10⁻³ cm⁻¹)
• Прозорци за наблюдение на ядрен реактор (радиационна толерантност: 10¹⁶ n/cm²)

Предимства на оборудването за растеж на сапфирени кристали Kyropoulos (KY)

Оборудването за растеж на сапфирени кристали, базирано на метода на Киропулос (Кентуки), предлага несравними технически предимства, позиционирайки го като авангардно решение за производство в индустриален мащаб. Ключовите предимства включват:

1. Възможност за отглеждане на сапфирени кристали с диаметър до 300 мм (12 инча), което позволява високоефективно производство на пластини и оптични компоненти за съвременни приложения, като например GaN епитаксия и прозорци с военно предназначение.

2. Ултраниска плътност на дефектите: Постига плътност на дислокации <100/cm² чрез оптимизиран дизайн на термичното поле и прецизен контрол на температурния градиент, осигурявайки превъзходна кристална цялост за оптоелектронни устройства.

3. Висококачествени оптични характеристики: Осигурява пропускливост >85% в целия видим до инфрачервен спектър (400–5500 nm), което е от решаващо значение за UV лазерните прозорци и инфрачервената оптика.

4. Усъвършенствана автоматизация: Разполага със серво задвижвани механизми за издърпване (прецизност ±0,01 мм) и ротационни уплътнения с магнитна течност (безстепенно управление 0–30 об/мин), което минимизира човешката намеса и подобрява постоянството.

5. Гъвкави опции за легиране: Поддържа персонализиране с добавки като Cr³⁰ (за рубин) и Ti³⁰ (за звездовиден сапфир), обслужвайки нишови пазари в оптоелектрониката и бижутерията.

6. Енергийна ефективност: Оптимизираната топлоизолация (волфрамово-молибденов тигел) намалява консумацията на енергия до 80–120 kWh/kg, което е конкурентноспособно с алтернативните методи на отглеждане.

7. Мащабируемо производство: Постига месечно производство от 5000+ пластини с кратки цикли (8–10 дни за кристали от 30–40 кг), потвърдено от над 200 инсталации по целия свят.

8. Издръжливост от военен клас: Включва радиационноустойчиви конструкции и топлоустойчиви материали (издържащи 10¹⁶ n/cm²), от съществено значение за аерокосмическите и ядрените приложения.
Тези иновации затвърждават KY метода като златен стандарт за производство на високопроизводителни сапфирени кристали, движейки напредъка в 5G комуникациите, квантовите изчисления и отбранителните технологии.

Услуги на XKH

XKH предоставя цялостни решения „до ключ“ за системи за растеж на сапфирени кристали, обхващащи инсталация, оптимизация на процесите и обучение на персонала, за да се осигури безпроблемна оперативна интеграция. Ние доставяме предварително валидирани рецепти за растеж (50+), съобразени с разнообразни индустриални нужди, което значително намалява времето за научноизследователска и развойна дейност за клиентите. За специализирани приложения, услугите за разработка по поръчка позволяват персонализиране на кухините (Φ200–400 мм) и усъвършенствани системи за легиране (Cr/Ti/Ni), поддържащи високопроизводителни оптични компоненти и радиационно устойчиви материали.

Услугите с добавена стойност включват обработка след растеж, като например нарязване, шлайфане и полиране, допълнени от пълна гама от сапфирени продукти, като пластини, тръби и заготовки за скъпоценни камъни. Тези предложения са насочени към сектори от потребителска електроника до аерокосмическа индустрия. Нашата техническа поддръжка гарантира 24-месечна гаранция и дистанционна диагностика в реално време, осигурявайки минимален престой и устойчива производствена ефективност.