Piec do wzrostu kryształów szafirowych KY Metoda Kyropoulos do produkcji płytek szafirowych i okien optycznych

Krótki opis:

Ten sprzęt do hodowli kryształów szafiru wykorzystuje wiodącą na świecie metodę Kyropoulos (KY), specjalnie zaprojektowaną do hodowli monokryształów szafiru o dużej średnicy i niskiej zawartości defektów. Metoda KY umożliwia precyzyjną kontrolę procesu wyciągania kryształów zarodkowych, prędkości obrotowej i gradientów temperatury, umożliwiając wzrost kryształów szafiru o średnicy do 300 mm w wysokich temperaturach (2000–2200°C). Systemy XKH wykorzystujące metodę KY są szeroko stosowane w przemysłowej produkcji płytek szafirowych C/A o średnicy od 2 do 12 cali oraz okien optycznych, osiągając miesięczną produkcję na poziomie 20 sztuk. Sprzęt obsługuje procesy domieszkowania (np. domieszkowanie Cr³⁰ w syntezie rubinu) i zapewnia wysoką jakość kryształów dzięki:

Gęstość dyslokacji <100/cm²

Transmitancja >85% przy 400–5500 nm

Wyślij do nas e-mail

Cechy

Zasada działania

Podstawowa zasada metody KY polega na topieniu surowców Al₂O₃ o wysokiej czystości w tyglu wolframowo-molibdenowym w temperaturze 2050°C. Kryształ zarodkowy jest zanurzany w stopie, a następnie wychwytywany (0,5–10 mm/h) i obracany (0,5–20 obr./min) w celu uzyskania kierunkowego wzrostu monokryształów α-Al₂O₃. Kluczowe cechy metody obejmują:

• Kryształy o dużych wymiarach (maks. Φ400 mm × 500 mm)
• Szafir optyczny o niskim naprężeniu (zniekształcenie frontu fali <λ/8 przy 633 nm)
• Kryształy domieszkowane (np. domieszkowanie Ti³⁰ w przypadku szafiru gwiaździstego)

Główne komponenty systemu

1. System topienia w wysokiej temperaturze
• Tygiel kompozytowy wolframowo-molibdenowy (maks. temp. 2300°C)
• Grzałka grafitowa wielostrefowa (regulacja temperatury ±0,5°C)

2. System wzrostu kryształów
• Mechanizm ciągnący napędzany serwomechanizmem (dokładność ±0,01 mm)
• Uszczelnienie obrotowe z płynem magnetycznym (bezstopniowa regulacja prędkości 0–30 obr./min)

3. Kontrola pola termicznego
• 5-strefowa niezależna regulacja temperatury (1800–2200°C)
• Regulowana osłona termiczna (gradient ±2°C/cm)
• System próżniowo-atmosferyczny
• 10⁻⁴ Pa wysoka próżnia
• Sterowanie mieszanką gazów Ar/N₂/H₂

4. Inteligentny monitoring
• Monitorowanie średnicy kryształu w czasie rzeczywistym za pomocą CCD
• Wielospektralna detekcja poziomu stopu

Porównanie metod KY i CZ

Parametr	Metoda KY	Metoda CZ
Maksymalny rozmiar kryształu	Φ400 mm	Φ200 mm
Tempo wzrostu	5–15 mm/godz.	20–50 mm/godz.
Gęstość defektów	<100/cm²	500–1000/cm²
Zużycie energii	80–120 kWh/kg	50–80 kWh/kg
Typowe zastosowania	Okna optyczne/duże płytki	Podłoża LED/biżuteria

Kluczowe aplikacje

1. Okna optoelektroniczne
• Kopuły IR wojskowe (przepuszczalność >85% przy 3–5 μm)
• Okna laserowe UV (wytrzymują gęstość mocy 200 W/cm²)

2. Podłoża półprzewodnikowe
• Płytki epitaksjalne GaN (2–8 cali, TTV <10 μm)
• Podłoża SOI (chropowatość powierzchni <0,2 nm)

3. Elektronika użytkowa
• Szkło do osłony aparatu smartfona (twardość 9 w skali Mohsa)
• Wyświetlacze smartwatcha (10-krotnie lepsza odporność na zarysowania)

4. Materiały specjalistyczne
• Optyka IR o wysokiej czystości (współczynnik absorpcji <10⁻³ cm⁻¹)
• Okna obserwacyjne reaktora jądrowego (tolerancja promieniowania: 10¹⁶ n/cm²)

Zalety sprzętu do hodowli kryształów szafirowych firmy Kyropoulos (KY)

Sprzęt do hodowli kryształów szafiru oparty na metodzie Kyropoulos (KY) oferuje niezrównane zalety techniczne, pozycjonując go jako najnowocześniejsze rozwiązanie do produkcji na skalę przemysłową. Najważniejsze korzyści to:

1. Możliwość wytwarzania kryształów o dużej średnicy: Możliwość wytwarzania kryształów szafiru o średnicy do 12 cali (300 mm), co pozwala na wydajną produkcję płytek i elementów optycznych do zaawansowanych zastosowań, takich jak epitaksja GaN i okna klasy wojskowej.

2. Bardzo niska gęstość defektów: Osiąga gęstość dyslokacji <100/cm² dzięki zoptymalizowanej konstrukcji pola termicznego i precyzyjnej kontroli gradientu temperatury, co gwarantuje doskonałą integralność kryształów w urządzeniach optoelektronicznych.

3. Wysoka jakość optyki: Zapewnia transmisję >85% w całym zakresie widma od widzialnego do podczerwonego (400–5500 nm), co ma kluczowe znaczenie dla okien laserowych UV i optyki podczerwonej.

4. Zaawansowana automatyzacja: Wyposażony w serwomechanizmy ciągnące (dokładność ±0,01 mm) i magnetyczne uszczelnienia obrotowe (bezstopniowa regulacja w zakresie 0–30 obr./min), minimalizujące ingerencję człowieka i zwiększające spójność.

5. Elastyczne opcje domieszkowania: Możliwość personalizacji za pomocą domieszek takich jak Cr³⁰ (dla rubinu) i Ti³⁰ (dla szafiru gwiaździstego), co zaspokaja potrzeby nisz rynkowych w zakresie optoelektroniki i jubilerstwa.

6. Efektywność energetyczna: Zoptymalizowana izolacja termiczna (tygiel wolframowo-molibdenowy) zmniejsza zużycie energii do 80–120 kWh/kg, co jest konkurencyjną wartością w porównaniu z alternatywnymi metodami wzrostu.

7. Skalowalna produkcja: Osiąga miesięczną wydajność ponad 5000 płytek przy krótkich cyklach produkcyjnych (8–10 dni dla kryształów o wadze 30–40 kg), co zostało potwierdzone w ponad 200 instalacjach na całym świecie.

8. Trwałość na poziomie wojskowym: konstrukcja odporna na promieniowanie i materiały odporne na ciepło (wytrzymują 10¹⁶ n/cm²), co jest niezbędne w zastosowaniach lotniczych i nuklearnych.
Innowacje te umacniają pozycję metody KY jako złotego standardu w produkcji wysokowydajnych kryształów szafirowych, co przyczynia się do postępu w dziedzinie komunikacji 5G, obliczeń kwantowych i technologii obronnych.

Usługi XKH

Firma XKH oferuje kompleksowe, gotowe rozwiązania dla systemów wzrostu kryształów szafirowych, obejmujące instalację, optymalizację procesów i szkolenie personelu, aby zapewnić bezproblemową integrację operacyjną. Dostarczamy wstępnie zwalidowane receptury wzrostu (ponad 50), dostosowane do zróżnicowanych potrzeb przemysłowych, co znacznie skraca czas prac badawczo-rozwojowych dla klientów. W przypadku specjalistycznych zastosowań, usługi rozwoju na zamówienie umożliwiają dostosowanie wnęki (Φ200–400 mm) oraz zaawansowane systemy domieszkowania (Cr/Ti/Ni), wspierając wysokowydajne komponenty optyczne i materiały odporne na promieniowanie.

Usługi o wartości dodanej obejmują obróbkę poprodukcyjną, taką jak krojenie, szlifowanie i polerowanie, uzupełnioną o pełną gamę produktów szafirowych, takich jak płytki półprzewodnikowe, rurki i półfabrykaty z kamieni szlachetnych. Oferta ta jest skierowana do sektorów od elektroniki użytkowej po przemysł lotniczy i kosmiczny. Nasze wsparcie techniczne gwarantuje 24-miesięczną gwarancję i zdalną diagnostykę w czasie rzeczywistym, co gwarantuje minimalne przestoje i stałą wydajność produkcji.