Sprzęt do hodowli wlewków szafirowych. Metoda Czochralskiego CZ do produkcji wafli szafirowych o średnicy 2–12 cali.

Sprzęt do hodowli wlewków szafirowych. Metoda CZ Czochralskiego do produkcji wafli szafirowych o średnicy 2–12 cali. Zdjęcie główne

Krótki opis:

Urządzenie do hodowli wlewków szafirowych (metoda Czochralskiego) to najnowocześniejszy system przeznaczony do hodowli monokryształów szafiru o wysokiej czystości i niskiej zawartości defektów. Metoda Czochralskiego (CZ) umożliwia precyzyjną kontrolę prędkości wyciągania kryształów zarodkowych (0,5–5 mm/h), prędkości obrotowej (5–30 obr./min) oraz gradientów temperatury w tyglu irydowym, wytwarzając kryształy osiowosymetryczne o średnicy do 300 mm. Urządzenie obsługuje kontrolę orientacji kryształów w płaszczyźnie C/A, umożliwiając hodowlę szafirów optycznych, elektronicznych i domieszkowanych (np. Cr³⁺ rubin, Ti³⁺ szafir gwiaździsty).

XKH oferuje kompleksowe rozwiązania, w tym personalizację sprzętu (produkcja płytek 2–12-calowych), optymalizację procesów (gęstość defektów <100/cm²) oraz szkolenia techniczne. Miesięczna produkcja wynosi ponad 5000 płytek do zastosowań takich jak podłoża LED, epitaksja GaN i obudowy półprzewodników.

Wyślij do nas e-mail

Cechy

Zasada działania

Metoda CZ przebiega w następujących krokach:
1. Topienie surowców: Wysokiej czystości Al₂O₃ (czystość >99,999%) jest topiony w tyglu irydowym w temperaturze 2050–2100°C.
2. Wprowadzenie kryształu zaszczepiającego: Kryształ zaszczepiający jest opuszczany do stopu, a następnie szybko wyciągany, aby utworzyć szyjkę (średnica <1 mm) w celu wyeliminowania dyslokacji.
3. Formowanie się ramion i wzrost masy: Prędkość wyciągania zostaje zmniejszona do 0,2–1 mm/h, stopniowo zwiększając średnicę kryształu do rozmiaru docelowego (np. 4–12 cali).
4. Wyżarzanie i chłodzenie: Kryształ jest chłodzony z szybkością 0,1–0,5°C/min w celu zminimalizowania pęknięć wywołanych naprężeniami cieplnymi.
5. Kompatybilne typy kryształów:
Gatunek elektroniczny: Podłoża półprzewodnikowe (TTV <5 μm)
Klasa optyczna: okna laserowe UV (przepuszczalność >90% przy 200 nm)
Warianty domieszkowane: Rubin (stężenie Cr³⁺ 0,01–0,5% wag.), rurka z niebieskiego szafiru

Główne komponenty systemu

1. System topienia
Tygiel irydowy: odporny na temperaturę 2300°C, odporny na korozję, kompatybilny z dużymi stopami (100–400 kg).
Piec indukcyjny: Wielostrefowa, niezależna kontrola temperatury (±0,5°C), zoptymalizowane gradienty termiczne.

2. System ciągnięcia i obracania
Silnik serwo o wysokiej precyzji: rozdzielczość naciągu 0,01 mm/h, koncentryczność obrotowa <0,01 mm.
Uszczelnienie magnetyczne: bezkontaktowe przeniesienie napędu umożliwiające ciągły wzrost (>72 godzin).

3. System kontroli termicznej
Regulacja pętli zamkniętej PID: regulacja mocy w czasie rzeczywistym (50–200 kW) w celu stabilizacji pola cieplnego.
Ochrona gazem obojętnym: Mieszanina Ar/N₂ (czystość 99,999%) zapobiegająca utlenianiu.

4. Automatyzacja i monitorowanie
Monitorowanie średnicy CCD: Informacje zwrotne w czasie rzeczywistym (dokładność ±0,01 mm).
Termografia w podczerwieni: monitoruje morfologię granicy faz ciało stałe-ciecz.

Porównanie metod CZ i KY

Parametr	Metoda CZ	Metoda KY
Maksymalny rozmiar kryształu	12 cali (300 mm)	400 mm (wlewek w kształcie gruszki)
Gęstość defektów	<100/cm²	<50/cm²
Tempo wzrostu	0,5–5 mm/godz.	0,1–2 mm/godz.
Zużycie energii	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Aplikacje	Podłoża LED, epitaksja GaN	Okna optyczne, duże sztabki
Koszt	Umiarkowany (wysoka inwestycja w sprzęt)	Wysoki (proces złożony)

Kluczowe aplikacje

1. Przemysł półprzewodnikowy
Podłoża epitaksjalne GaN: płytki o średnicy 2–8 cali (TTV <10 μm) do mikrodiod LED i diod laserowych.
Wafle SOI: Chropowatość powierzchni <0,2 nm w przypadku układów scalonych zintegrowanych w technologii 3D.

2. Optoelektronika
Okna laserowe UV: Wytrzymują gęstość mocy 200 W/cm² dla optyki litograficznej.
Składniki podczerwieni: Współczynnik absorpcji <10⁻³ cm⁻¹ w przypadku obrazowania termicznego.

3. Elektronika użytkowa
Obudowy kamer smartfonów: twardość 9 w skali Mohsa, 10-krotnie większa odporność na zarysowania.
Wyświetlacze smartwatchy: grubość 0,3–0,5 mm, transmisja >92%.

4. Obrona i przemysł lotniczy
Okna reaktora jądrowego: Tolerancja promieniowania do 10¹⁶ n/cm².
Zwierciadła laserowe dużej mocy: Odkształcenie termiczne <λ/20@1064 nm.

Usługi XKH

1. Personalizacja sprzętu
Skalowalna konstrukcja komory: konfiguracje Φ200–400 mm do produkcji płytek o średnicy 2–12 cali.
Elastyczność domieszkowania: Obsługuje domieszkowanie metalami ziem rzadkich (Er/Yb) i metalami przejściowymi (Ti/Cr) w celu uzyskania dostosowanych właściwości optoelektronicznych.

2. Kompleksowe wsparcie
Optymalizacja procesów: Wstępnie sprawdzone receptury (ponad 50) dla diod LED, urządzeń RF i komponentów odpornych na promieniowanie.
Globalna sieć serwisowa: zdalna diagnostyka 24/7 i konserwacja na miejscu z 24-miesięczną gwarancją.

3. Przetwarzanie w dół strumienia
Produkcja wafli: cięcie, szlifowanie i polerowanie wafli o średnicy 2–12 cali (płaszczyzna C/A).
Produkty o wartości dodanej:
Elementy optyczne: okna UV/IR (grubość 0,5–50 mm).
Materiały jubilerskie: rubin Cr³⁺ (certyfikat GIA), szafir gwiaździsty Ti³⁺.

4. Przywództwo techniczne
Certyfikaty: Płytki zgodne z normami EMI.
Patenty: Główne patenty na innowacyjność metody CZ.

Wniosek

Sprzęt wykorzystujący metodę CZ zapewnia kompatybilność wielkogabarytową, wyjątkowo niski wskaźnik defektów i wysoką stabilność procesu, co czyni go punktem odniesienia w branży w zakresie zastosowań LED, półprzewodników i obronności. XKH zapewnia kompleksowe wsparcie, od wdrożenia sprzętu po przetwarzanie poprodukcyjne, umożliwiając klientom ekonomiczną i wydajną produkcję kryształów szafirowych.