Echipament de creștere a lingourilor de safir Metoda Czochralski CZ pentru producerea de napolitane de safir de 2-12 inci

Scurtă descriere:

Echipamentul de creștere a lingourilor de safir (Metoda Czochralski) este un sistem de ultimă generație conceput pentru creșterea monocristalului de safir de înaltă puritate și cu defecte reduse. Metoda Czochralski (CZ) permite controlul precis al vitezei de extragere a cristalului de însămânțare (0,5–5 mm/h), al ratei de rotație (5–30 rpm) și al gradienților de temperatură într-un creuzet de iridiu, producând cristale axisimetrice cu diametrul de până la 300 mm. Acest echipament acceptă controlul orientării cristalului în planul C/A, permițând creșterea safirului de grad optic, de grad electronic și dopat (de exemplu, rubin Cr³⁺, safir stelat Ti³⁺).

XKH oferă soluții complete, inclusiv personalizarea echipamentelor (producția de napolitane de 2-12 inci), optimizarea proceselor (densitatea defectelor <100/cm²) și instruire tehnică, cu o producție lunară de peste 5.000 de napolitane pentru aplicații precum substraturi LED, epitaxie GaN și ambalare semiconductori.

Trimiteți-ne un e-mail

Caracteristici

Principiul de funcționare

Metoda CZ funcționează prin următorii pași:
1. Topirea materiilor prime: Al₂O₃ de înaltă puritate (puritate >99,999%) este topit într-un creuzet de iridiu la 2050–2100°C.
2. Introducerea cristalului de însămânțare: Un cristal de însămânțare este coborât în topitură, urmat de o tragere rapidă pentru a forma un gât (diametru <1 mm) pentru a elimina dislocațiile.
3. Formarea umărului și creșterea volumului: Viteza de tragere este redusă la 0,2–1 mm/h, extinzând treptat diametrul cristalului până la dimensiunea țintă (de exemplu, 4–12 inci).
4. Recoacere și răcire: Cristalul este răcit la 0,1–0,5°C/min pentru a minimiza fisurarea indusă de stresul termic.
5. Tipuri de cristale compatibile:
Grad electronic: Substraturi semiconductoare (TTV <5 μm)
Grad optic: ferestre laser UV (transmitanță >90% la 200 nm)
Variante dopate: Rubin (concentrație Cr³⁺ 0,01–0,5% greutate), tuburi de safir albastru

Componentele sistemului de bază

1. Sistem de topire
Creuzet din iridiu: Rezistent până la 2300°C, rezistent la coroziune, compatibil cu topituri mari (100–400 kg).
Cuptor de încălzire prin inducție: Control independent al temperaturii în mai multe zone (±0,5°C), gradienți termici optimizați.

2. Sistem de tragere și rotație
Servomotor de înaltă precizie: Rezoluție de tracțiune 0,01 mm/h, concentricitate rotațională <0,01 mm.
Etanșare magnetică a fluidelor: Transmisie fără contact pentru creștere continuă (>72 de ore).

3. Sistem de control termic
Control PID în buclă închisă: Reglarea puterii în timp real (50–200 kW) pentru stabilizarea câmpului termic.
Protecție împotriva gazului inert: Amestec Ar/N₂ (puritate 99,999%) pentru a preveni oxidarea.

4. Automatizare și monitorizare
Monitorizare diametru CCD: Feedback în timp real (precizie ±0,01 mm).
Termografie cu infraroșu: Monitorizează morfologia interfeței solid-lichid.

Comparație metodă CZ vs. KY

Parametru	Metoda CZ	Metoda KY
Dimensiunea maximă a cristalului	12 inci (300 mm)	400 mm (lingou în formă de pară)
Densitatea defectelor	<100/cm²	<50/cm²
Rata de creștere	0,5–5 mm/h	0,1–2 mm/h
Consumul de energie	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Aplicații	Substraturi LED, epitaxie GaN	Ferestre optice, lingouri mari
Cost	Moderat (investiții mari în echipamente)	Ridicat (proces complex)

Aplicații cheie

1. Industria semiconductorilor
Substraturi epitaxiale GaN: napolitane de 2–8 inci (TTV <10 μm) pentru micro-LED-uri și diode laser.
Napolitane SOI: Rugozitate a suprafeței <0,2 nm pentru cipuri integrate 3D.

2. Optoelectronică
Ferestre laser UV: Rezistență la o densitate de putere de 200 W/cm² pentru optică litografică.
Componente în infraroșu: Coeficient de absorbție <10⁻³ cm⁻¹ pentru imagistică termică.

3. Electronică de larg consum
Huse pentru camere de smartphone: duritate Mohs 9, rezistență la zgârieturi îmbunătățită de 10×.
Afișaje pentru ceasuri inteligente: Grosime 0,3–0,5 mm, transmitanță >92%.

4. Apărare și aerospațială
Ferestre pentru reactoare nucleare: Toleranță la radiații de până la 10¹⁶ n/cm².
Oglinzi laser de mare putere: Deformare termică <λ/20@1064 nm.

Serviciile XKH

1. Personalizarea echipamentelor
Design scalabil al camerei: Configurații Φ200–400 mm pentru producția de napolitane de 2–12 inci.
Flexibilitate în dopare: Acceptă doparea cu pământuri rare (Er/Yb) și metale de tranziție (Ti/Cr) pentru proprietăți optoelectronice personalizate.

2. Asistență completă
Optimizarea procesului: Rețete prevalidate (peste 50) pentru LED-uri, dispozitive RF și componente rezistente la radiații.
Rețea globală de service: diagnosticare de la distanță 24/7 și întreținere la fața locului, cu o garanție de 24 de luni.

3. Prelucrare în aval
Fabricarea napolitanelor: Feliere, șlefuire și lustruire pentru napolitane de 2–12 inci (plan C/A).
Produse cu valoare adăugată:
Componente optice: Ferestre UV/IR (grosime 0,5–50 mm).
Materiale de calitate pentru bijuterii: rubin Cr³⁺ (certificat GIA), safir stelat Ti³⁺.

4. Conducere tehnică
Certificări: Napolitane conforme cu EMI.
Brevete: Brevete esențiale în inovarea metodelor CZ.

Concluzie

Echipamentul utilizat în metoda CZ oferă compatibilitate la dimensiuni mari, rate de defecte extrem de scăzute și stabilitate ridicată a procesului, ceea ce îl face standardul industriei pentru aplicațiile LED, semiconductori și de apărare. XKH oferă asistență completă, de la implementarea echipamentelor până la procesarea post-creștere, permițând clienților să obțină o producție de cristal de safir rentabilă și de înaltă performanță.