Оборудване за растеж на сапфирени блокове. Метод на Чохралски CZ за производство на сапфирени пластини с размер 2-12 инча.

Кратко описание:

Оборудването за растеж на сапфирени блокове (метод на Чохралски) е авангардна система, проектирана за растеж на монокристали от сапфир с висока чистота и нисък брой дефекти. Методът на Чохралски (CZ) позволява прецизен контрол на скоростта на издърпване на зародишните кристали (0,5–5 mm/h), скоростта на въртене (5–30 rpm) и температурните градиенти в иридиев тигел, произвеждайки осесиметрични кристали с диаметър до 12 инча (300 mm). Това оборудване поддържа контрол на ориентацията на кристалите в C/A-равнина, което позволява растежа на сапфир с оптично качество, електронно качество и легиран сапфир (напр. Cr³⁺ рубин, Ti³⁺ звездовиден сапфир).

XKH предоставя цялостни решения, включително персонализиране на оборудването (производство на пластини с размер 2–12 инча), оптимизация на процесите (плътност на дефектите <100/cm²) и техническо обучение, с месечно производство от над 5000 пластини за приложения като LED субстрати, GaN епитаксия и полупроводникови опаковки.

Изпратете ни имейл

Характеристики

Принцип на работа

Методът CZ работи чрез следните стъпки:
1. Топене на суровини: Високочист Al₂O₃ (чистота >99.999%) се топи в иридиев тигел при 2050–2100°C.
2. Въвеждане на зародишен кристал: Зародишен кристал се спуска в стопилката, последвано от бързо издърпване, за да се образува шийка (диаметър <1 mm), за да се елиминират дислокациите.
3. Образуване на раменете и обемен растеж: Скоростта на издърпване се намалява до 0,2–1 mm/h, като постепенно се разширява диаметърът на кристала до целевия размер (напр. 4–12 инча).
4. Отгряване и охлаждане: Кристалът се охлажда с 0,1–0,5°C/мин, за да се сведе до минимум напукването, предизвикано от термично напрежение.
5. Съвместими видове кристали:
Електронен клас: Полупроводникови подложки (TTV <5 μm)
Оптичен клас: UV лазерни прозорци (пропускливост >90%@200 nm)
Легирани варианти: Рубин (концентрация на Cr³⁺ 0,01–0,5 тегл.%), синя сапфирена тръба

Основни системни компоненти

1. Система за топене
Иридиев тигел: Устойчив на 2300°C, устойчив на корозия, съвместим с големи стопилки (100–400 kg).
Индукционна нагревателна пещ: Многозонов независим контрол на температурата (±0,5°C), оптимизирани термични градиенти.

2. Система за дърпане и въртене
Високопрецизен серво мотор: Резолюция на дърпане 0,01 мм/ч, концентричност на въртене <0,01 мм.
Магнитно-флуидно уплътнение: Безконтактно предаване за непрекъснат растеж (>72 часа).

3. Система за термичен контрол
PID управление със затворен контур: Регулиране на мощността в реално време (50–200 kW) за стабилизиране на топлинното поле.
Защита от инертен газ: смес от Ar/N₂ (чистота 99,999%) за предотвратяване на окисляване.

4. Автоматизация и мониторинг
Мониторинг на диаметъра на CCD сензора: Обратна връзка в реално време (точност ±0,01 мм).
Инфрачервена термография: Следи морфологията на границата между твърдо и течно състояние.

Сравнение на методите CZ и KY

Параметър	Методът на Чехия	Методът на KY
Максимален размер на кристала	12 инча (300 мм)	400 мм (слитък с форма на круша)
Плътност на дефектите	<100/см²	<50/см²
Темп на растеж	0,5–5 мм/ч	0,1–2 мм/ч
Консумация на енергия	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Приложения	LED субстрати, GaN епитаксия	Оптични прозорци, големи блокове
Цена	Умерен (високи инвестиции в оборудване)	Високо (сложен процес)

Ключови приложения

1. Полупроводникова индустрия
GaN епитаксиални подложки: 2–8-инчови пластини (TTV <10 μm) за микро-светодиоди и лазерни диоди.
SOI пластини: Грапавост на повърхността <0,2 nm за 3D-интегрирани чипове.

2. Оптоелектроника
UV лазерни прозорци: Издържат на плътност на мощността 200 W/cm² за литографска оптика.
Инфрачервени компоненти: Коефициент на поглъщане <10⁻³ cm⁻¹ за термовизионно изображение.

3. Потребителска електроника
Калъфи за смартфони с камера: Твърдост по Моос 9, 10× подобрена устойчивост на надраскване.
Дисплеи за смарт часовници: Дебелина 0,3–0,5 мм, пропускливост >92%.

4. Отбрана и аерокосмическа индустрия
Прозорци за ядрен реактор: Радиационна толерантност до 10¹⁶ n/cm².
Мощни лазерни огледала: Термична деформация <λ/20@1064 nm.

Услугите на XKH

1. Персонализиране на оборудването
Мащабируем дизайн на камерата: конфигурации Φ200–400 mm за производство на пластини с размер 2–12 инча.
Гъвкавост при легиране: Поддържа легиране с редкоземни (Er/Yb) и преходни метали (Ti/Cr) за постигане на индивидуални оптоелектронни свойства.

2. Цялостна поддръжка
Оптимизация на процесите: Предварително валидирани рецепти (50+) за LED, RF устройства и радиационно-закалени компоненти.
Глобална сервизна мрежа: Денонощна дистанционна диагностика и поддръжка на място с 24-месечна гаранция.

3. Обработка надолу по веригата
Производство на пластини: Рязане, шлайфане и полиране на пластини с размер 2–12 инча (C/A-равнина).
Продукти с добавена стойност:
Оптични компоненти: UV/IR прозорци (дебелина 0,5–50 мм).
Материали за бижута: рубин Cr³⁺ (сертифициран по GIA), звездовиден сапфир Ti³⁺.

4. Техническо лидерство
Сертификати: EMI-съвместими пластини.
Патенти: Основни патенти в иновациите на метода CZ.

Заключение

Оборудването, произведено по метода CZ, осигурява съвместимост с големи размери, ултраниски нива на дефекти и висока стабилност на процеса, което го прави индустриален еталон за приложения в областта на светодиодите, полупроводниците и отбраната. XKH предоставя цялостна поддръжка от внедряването на оборудването до последващата обработка, позволявайки на клиентите да постигнат рентабилно и високопроизводително производство на сапфирени кристали.