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

Krótki opis:

Ten sprzęt do wzrostu kryształów szafiru wykorzystuje wiodącą na świecie metodę Kyropoulos (KY), specjalnie zaprojektowaną do wzrostu monokryształów szafiru o dużej średnicy i niskiej liczbie defektów. Metoda KY umożliwia precyzyjną kontrolę wyciągania kryształów zarodkowych, prędkości obrotowej i gradientów temperatury, umożliwiając wzrost kryształów szafiru o średnicy do 12 cali (300 mm) w wysokich temperaturach (2000–2200°C). Systemy metody KY firmy XKH są szeroko stosowane w przemysłowej produkcji 2–12-calowych płytek szafirowych C/A-plane i okien optycznych, osiągając miesięczną produkcję 20 jednostek. Sprzęt obsługuje procesy domieszkowania (np. domieszkowanie Cr³⁰ do syntezy rubinu) i zapewnia jakość kryształu dzięki:

Gęstość dyslokacji <100/cm²

Transmitancja >85% @ 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 opuszczany do stopu, a następnie następuje kontrolowane wycofywanie (0,5–10 mm/h) i rotacja (0,5–20 obr./min), aby uzyskać kierunkowy wzrost pojedynczych kryształów α-Al₂O₃. Kluczowe cechy obejmują:

• Kryształy o dużych wymiarach (maks. Φ400 mm × 500 mm)
• Szafir optyczny o niskim poziomie naprężeń (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)
• Wielostrefowy grzejnik grafitowy (regulacja temperatury ±0,5°C)

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

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

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

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
• Wojskowe kopuły IR (przepuszczalność >85%@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 w skali Mohsa 9)
• 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 Kyropoulos (KY)

Sprzęt do wzrostu kryształów szafirowych oparty na metodzie Kyropoulos (KY) oferuje niezrównane zalety techniczne, pozycjonując go jako najnowocześniejsze rozwiązanie do produkcji na skalę przemysłową. Kluczowe korzyści obejmują:

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 urządzeń optoelektronicznych.

3. Wysoka jakość optyki: Zapewnia przepuszczalność >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: Obsługuje personalizację za pomocą domieszek, takich jak Cr³⁰ (dla rubinu) i Ti³⁰ (dla szafiru gwiaździstego), zaspokajając potrzeby niszowych rynków optoelektroniki i jubilerstwa.

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

7. Skalowalna produkcja: Osiąga miesięczną produkcję na poziomie 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: obejmuje konstrukcję odporną na promieniowanie i materiały odporne na ciepło (wytrzymujące 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, komputerów kwantowych i technologii obronnych.

Usługi XKH

XKH zapewnia kompleksowe rozwiązania pod klucz dla systemów wzrostu kryształów szafirowych, obejmujące instalację, optymalizację procesu i szkolenie personelu w celu zapewnienia bezproblemowej integracji operacyjnej. Dostarczamy wstępnie zweryfikowane receptury wzrostu (ponad 50) dostosowane do różnych potrzeb przemysłowych, znacznie skracając czas prac badawczo-rozwojowych dla klientów. W przypadku specjalistycznych zastosowań usługi rozwoju niestandardowego umożliwiają dostosowanie wnęki (Φ200–400 mm) i zaawansowane systemy domieszkowania (Cr/Ti/Ni), obsługując wysokowydajne komponenty optyczne i materiały odporne na promieniowanie.

Usługi o wartości dodanej obejmują przetwarzanie po wzroście, takie jak krojenie, szlifowanie i polerowanie, uzupełnione o pełną gamę produktów szafirowych, takich jak wafle, rurki i półfabrykaty kamieni szlachetnych. Oferty te są przeznaczone dla sektorów od elektroniki użytkowej po przemysł lotniczy i kosmiczny. Nasze wsparcie techniczne gwarantuje 24-miesięczną gwarancję i zdalną diagnostykę w czasie rzeczywistym, zapewniając minimalne przestoje i stałą wydajność produkcji.