Zafíröntvény-növesztőberendezés Czochralski CZ módszer 2-12 hüvelykes zafír ostyák előállítására

Rövid leírás:

A zafíröntvény-növesztő berendezés (Czochralski-módszer) egy élvonalbeli rendszer, amelyet nagy tisztaságú, alacsony hibatartalmú zafír egykristály növesztésére terveztek. A Czochralski (CZ) módszer lehetővé teszi az oltókristály húzási sebességének (0,5–5 mm/h), a forgási sebességnek (5–30 ford/perc) és a hőmérséklet-gradiensek pontos szabályozását egy irídium-tégelyben, így akár 12 hüvelyk (300 mm) átmérőjű tengelyszimmetrikus kristályokat lehet előállítani. Ez a berendezés támogatja a C/A síkban lévő kristályok orientációjának szabályozását, lehetővé téve optikai minőségű, elektronikus minőségű és adalékolt zafírok (pl. Cr³⁺ rubin, Ti³⁺ csillagzafír) növesztését.

Az XKH teljes körű megoldásokat kínál, beleértve a berendezések testreszabását (2–12 hüvelykes wafer gyártás), a folyamatok optimalizálását (hibasűrűség <100/cm²) és a műszaki képzést, havi több mint 5000 wafer gyártásával olyan alkalmazásokhoz, mint a LED-szubsztrátok, a GaN-epitaxia és a félvezető-tokozás.

Küldjön nekünk e-mailt

Jellemzők

Működési elv

A CZ módszer a következő lépéseken keresztül működik:
1. Nyersanyagok olvasztása: Nagy tisztaságú Al₂O₃-t (tisztaság >99,999%) olvasztanak irídium tégelyben 2050–2100 °C-on.
2. Oltókristály bevezetése: Az oltókristályt az olvadékba helyezik, majd gyorsan meghúzzák, hogy nyakat képezzenek (átmérő <1 mm) a diszlokációk kiküszöbölése érdekében.
3. Vállképződés és tömegnövekedés: A húzási sebességet 0,2–1 mm/h-ra csökkentik, a kristályátmérőt fokozatosan a célméretig (pl. 4–12 hüvelyk) bővítve.
4. Lágyítás és hűtés: A kristályt 0,1–0,5 °C/perc sebességgel hűtik a hőfeszültség okozta repedések minimalizálása érdekében.
5. Kompatibilis kristálytípusok:
Elektronikus minőség: Félvezető szubsztrátok (TTV <5 μm)
Optikai minőség: UV lézerablakok (áteresztőképesség >90% @ 200 nm)
Adalékolt változatok: Rubin (Cr³⁺ koncentráció 0,01–0,5 tömeg%), kék zafírcső

Alapvető rendszerkomponensek

1. Olvasztórendszer
Irídium tégely: 2300°C-ig ellenáll, korrózióálló, nagy olvadékokkal (100–400 kg) kompatibilis.
Indukciós fűtőkemence: Többzónás, független hőmérséklet-szabályozás (±0,5°C), optimalizált hőgradiensek.

2. Húzó- és forgatórendszer
Nagy pontosságú szervomotor: Húzási felbontás 0,01 mm/h, forgási koncentricitás <0,01 mm.
Mágneses folyadéktömítés: Érintésmentes átvitel folyamatos növekedéshez (>72 óra).

3. Hőszabályozó rendszer
PID zárt hurkú szabályozás: Valós idejű teljesítményszabályozás (50–200 kW) a hőtér stabilizálása érdekében.
Inert gázvédelem: Ar/N₂ keverék (99,999%-os tisztaság) az oxidáció megakadályozására.

4. Automatizálás és monitorozás
CCD átmérőfigyelés: Valós idejű visszajelzés (pontosság ±0,01 mm).
Infravörös termográfia: A szilárd-folyadék határfelület morfológiáját figyeli.

CZ vs. KY módszer összehasonlítás

Paraméter	CZ módszer	KY-módszer
Max. kristályméret	12 hüvelyk (300 mm)	400 mm (körte alakú öntvény)
Hibasűrűség	<100/cm²	<50/cm²
Növekedési ütem	0,5–5 mm/óra	0,1–2 mm/óra
Energiafogyasztás	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Pályázatok	LED-szubsztrátok, GaN epitaxia	Optikai ablakok, nagy tuskók
Költség	Mérsékelt (magas berendezésberuházás)	Magas (összetett folyamat)

Főbb alkalmazások

1. Félvezetőipar
GaN epitaxiális szubsztrátok: 2–8 hüvelykes ostyák (TTV <10 μm) mikro-LED-ekhez és lézerdiódákhoz.
SOI ostyák: Felületi érdesség <0,2 nm 3D-ben integrált chipek esetén.

2. Optoelektronika
UV lézerablakok: 200 W/cm² teljesítménysűrűséget bírnak ki litográfiai optikák esetén.
Infravörös komponensek: Abszorpciós együttható <10⁻³ cm⁻¹ hőkamerás képalkotás esetén.

3. Szórakoztató elektronika
Okostelefon kameravédők: Mohs-keménység 9, 10-szeres karcállóságnövelés.
Okosóra kijelzői: Vastagság 0,3–0,5 mm, fényáteresztő képesség >92%.

4. Védelem és repülőgépipar
Atomreaktor ablakok: Sugártűrés akár 10¹⁶ n/cm².
Nagy teljesítményű lézertükrök: Termikus deformáció <λ/20@1064 nm.

XKH szolgáltatásai

1. Berendezések testreszabása
Skálázható kamrakialakítás: Φ200–400 mm-es konfigurációk 2–12 hüvelykes ostyagyártáshoz.
Adalékolási rugalmasság: Támogatja a ritkaföldfémek (Er/Yb) és átmenetifémek (Ti/Cr) adalékolását a testreszabott optoelektronikai tulajdonságok érdekében.

2. Teljes körű támogatás
Folyamatoptimalizálás: Előzetesen validált receptek (több mint 50) LED-ekhez, RF eszközökhöz és sugárzásnak ellenálló alkatrészekhez.
Globális szervizhálózat: 24 órás távdiagnosztika és helyszíni karbantartás 24 hónapos garanciával.

3. Lefelé irányuló feldolgozás
Osztálygyártás: 2–12 hüvelykes ostyák szeletelése, csiszolása és polírozása (C/A sík).
Hozzáadott értékű termékek:
Optikai alkatrészek: UV/IR ablakok (0,5–50 mm vastagság).
Ékszer minőségű anyagok: Cr³⁺ rubin (GIA-minősítésű), Ti³⁺ csillagzafír.

4. Műszaki vezetés
Tanúsítványok: EMI-kompatibilis wafers.
Szabadalmak: A cseh módszer innovációjának főbb szabadalmai.

Következtetés

A CZ módszerrel készült berendezések nagyméretű kompatibilitást, rendkívül alacsony hibaszázalékot és magas folyamatstabilitást biztosítanak, így iparági mércévé válnak a LED-ek, félvezetők és védelmi alkalmazások terén. Az XKH átfogó támogatást nyújt a berendezések telepítésétől az utófeldolgozásig, lehetővé téve az ügyfelek számára a költséghatékony, nagy teljesítményű zafírkristály-gyártást.