Safiiriharkon kasvatuslaitteet Czochralski CZ Menetelmä 2-12 tuuman safiirikiekkojen valmistamiseksi

Lyhyt kuvaus:

Safiiriharkon kasvatuslaitteisto (Czochralski-menetelmä) on huippuluokan järjestelmä, joka on suunniteltu erittäin puhtaiden ja vähävirheisten safiirien yksittäiskristallien kasvatukseen. Czochralski (CZ) -menetelmä mahdollistaa siemenkiteiden vetonopeuden (0,5–5 mm/h), pyörimisnopeuden (5–30 rpm) ja lämpötilagradienttien tarkan hallinnan iridiumupokkaassa, jolloin voidaan tuottaa aksiaalisymmetrisiä kiteitä, joiden halkaisija on jopa 300 mm. Tämä laite tukee C/A-tason kiteiden orientaation säätöä, mikä mahdollistaa optisen, elektronisen ja seostetun safiirin (esim. Cr³⁺-rubiini, Ti³⁺-tähtisafiiri) kasvatuksen.

XKH tarjoaa kokonaisvaltaisia ratkaisuja, mukaan lukien laitteiden räätälöinnin (2–12 tuuman kiekkojen tuotanto), prosessien optimoinnin (vikatiheys <100/cm²) ja teknisen koulutuksen. Yhtiö tuottaa kuukausittain yli 5 000 kiekkoa esimerkiksi LED-alustoille, GaN-epitaksiaan ja puolijohdepakkauksiin.

Lähetä meille sähköpostia

Ominaisuudet

Toimintaperiaate

CZ-menetelmä toimii seuraavien vaiheiden kautta:
1. Raaka-aineiden sulatus: Erittäin puhdasta Al₂O₃:ta (puhtaus >99,999 %) sulatetaan iridiumupokkaassa 2050–2100 °C:ssa.
2. Siemenkiteen esittely: Siemenkide lasketaan sulaan, minkä jälkeen sitä vedetään nopeasti kaulan (halkaisija <1 mm) muodostamiseksi dislokaatioiden poistamiseksi.
3. Olkapään muodostuminen ja massan kasvu: Vetonopeutta vähennetään 0,2–1 mm:iin/h, jolloin kiteen halkaisijaa laajennetaan vähitellen tavoitekokoon (esim. 4–12 tuumaa).
4. Hehkutus ja jäähdytys: Kitettä jäähdytetään nopeudella 0,1–0,5 °C/min lämpöjännityksen aiheuttaman halkeilun minimoimiseksi.
5. Yhteensopivat kristallityypit:
Elektroninen laatu: Puolijohdesubstraatit (TTV <5 μm)
Optinen laatu: UV-laserikkunat (läpäisevyys >90 % @ 200 nm)
Seostetut variantit: Rubiini (Cr³⁺-pitoisuus 0,01–0,5 painoprosenttia), sininen safiiriputki

Ydinjärjestelmän komponentit

1. Sulatusjärjestelmä
Iridium-upokas: Kestää 2300 °C:n lämpötilan, korroosionkestävä, yhteensopiva suurten sulatteiden (100–400 kg) kanssa.
Induktiolämmitysuuni: Monialueinen itsenäinen lämpötilan säätö (±0,5 °C), optimoidut lämpötilagradientit.

2. Veto- ja kiertojärjestelmä
Erittäin tarkka servomoottori: Vetotarkkuus 0,01 mm/h, pyörimiskeskeisyys <0,01 mm.
Magneettinen nestetiiviste: Kosketukseton siirto jatkuvaan kasvuun (> 72 tuntia).

3. Lämmönhallintajärjestelmä
PID-suljetun silmukan säätö: Reaaliaikainen tehonsäätö (50–200 kW) lämpökentän vakauttamiseksi.
Suojaus inerttikaasulla: Ar/N₂-seos (puhtaus 99,999 %) hapettumisen estämiseksi.

4. Automaatio ja valvonta
CCD-halkaisijan valvonta: Reaaliaikainen palaute (tarkkuus ±0,01 mm).
Infrapunatermografia: Seuraa kiinteän aineen ja nesteen rajapinnan morfologiaa.

CZ vs. KY -menetelmien vertailu

Parametri	CZ-menetelmä	KY-menetelmä
Kiteen maksimikoko	12 tuumaa (300 mm)	400 mm (päärynänmuotoinen harkko)
Virhetiheys	<100/cm²	<50/cm²
Kasvuvauhti	0,5–5 mm/h	0,1–2 mm/h
Energiankulutus	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Sovellukset	LED-substraatit, GaN-epitaksi	Optiset ikkunat, suuret harkot
Kustannukset	Kohtalainen (korkea laiteinvestointi)	Korkea (monimutkainen prosessi)

Keskeiset sovellukset

1. Puolijohdeteollisuus
GaN-epitaksiaaliset substraatit: 2–8 tuuman kiekot (TTV <10 μm) mikro-LEDeille ja laserdiodeille.
SOI-kiekot: Pinnan karheus <0,2 nm 3D-integroiduille siruille.

2. Optoelektroniikka
UV-laserikkunat: Kestävät litografiaoptiikan tehotiheyden 200 W/cm².
Infrapunakomponentit: Absorptiokerroin <10⁻³ cm⁻¹ lämpökuvauksessa.

3. Kulutuselektroniikka
Älypuhelimen kameran suojukset: Mohsin kovuus 9, 10 kertaa parempi naarmuuntumisenkestävyys.
Älykellon näytöt: Paksuus 0,3–0,5 mm, läpäisykyky >92 %.

4. Puolustus- ja ilmailuteollisuus
Ydinreaktorin ikkunat: Säteilynsietokyky jopa 10¹⁶ n/cm².
Suurtehoiset laserpeilit: Terminen muodonmuutos <λ/20@1064 nm.

XKH:n palvelut

1. Laitteiden räätälöinti
Skaalautuva kammiosuunnittelu: Φ200–400 mm:n kokoonpanot 2–12 tuuman kiekkojen tuotantoon.
Seostusjoustavuus: Tukee harvinaisten maametallien (Er/Yb) ja siirtymämetallien (Ti/Cr) seostusta räätälöityjen optoelektronisten ominaisuuksien saavuttamiseksi.

2. Kokonaisvaltainen tuki
Prosessin optimointi: Ennalta validoituja reseptejä (yli 50) LEDeille, RF-laitteille ja säteilyä kestäville komponenteille.
Globaali huoltoverkosto: Etädiagnostiikka ja huolto paikan päällä 24 kuukauden takuulla.

3. Jatkokäsittely
Kiekkojen valmistus: 2–12 tuuman kiekkojen (C/A-taso) viipalointi, hionta ja kiillotus.
Lisäarvoa tuottavat tuotteet:
Optiset komponentit: UV/IR-ikkunat (paksuus 0,5–50 mm).
Korulaatuiset materiaalit: Cr³⁺-rubiini (GIA-sertifioitu), Ti³⁺-tähtisafiiri.

4. Tekninen johtajuus
Sertifioinnit: EMI-yhteensopivat kiekot.
Patentit: Keskeiset patentit CZ-menetelmäinnovaatiossa.

Johtopäätös

CZ-menetelmällä valmistetut laitteet tarjoavat laajan yhteensopivuuden, erittäin alhaiset vikaprosentit ja korkean prosessivakauden, mikä tekee niistä alan vertailuarvon LED-, puolijohde- ja puolustussovelluksissa. XKH tarjoaa kattavaa tukea laitteiden käyttöönotosta jälkikasvatusprosessiin, minkä ansiosta asiakkaat voivat saavuttaa kustannustehokkaan ja tehokkaan safiirikristallin tuotannon.