Zariadenie na rast zafírových ingotov Czochralski CZ metóda na výrobu zafírových doštičiek s rozmermi 2 až 12 palcov

Stručný popis:

Zariadenie na rast zafírových ingotov (Czochralského metóda) je špičkový systém určený na rast vysoko čistých monokryštálov zafíru s nízkym obsahom defektov. Czochralského (CZ) metóda umožňuje presné riadenie rýchlosti vyťahovania zárodočných kryštálov (0,5 – 5 mm/h), rýchlosti otáčania (5 – 30 ot./min.) a teplotných gradientov v irídiovom tégliku, čím sa vytvárajú osovo symetrické kryštály s priemerom až 12 palcov (300 mm). Toto zariadenie podporuje riadenie orientácie kryštálov v rovine C/A, čo umožňuje rast zafírov optickej, elektronickej a dopovaných zafírov (napr. rubín Cr³⁺, hviezdicový zafír Ti³⁺).

Spoločnosť XKH poskytuje komplexné riešenia vrátane prispôsobenia zariadení (výroba 2 – 12-palcových doštičiek), optimalizácie procesov (hustota defektov < 100/cm²) a technického školenia s mesačnou produkciou viac ako 5 000 doštičiek pre aplikácie ako LED substráty, GaN epitaxia a polovodičové puzdrá.

Pošlite nám e-mail

Funkcie

Princíp fungovania

Metóda CZ funguje prostredníctvom nasledujúcich krokov:
1. Tavenie surovín: Vysoko čistý Al₂O₃ (čistota > 99,999 %) sa taví v irídiovom tégliku pri teplote 2050 – 2100 °C.
2. Zavedenie zárodočného kryštálu: Zárodočný kryštál sa spustí do taveniny a následne sa rýchlo potiahne, čím sa vytvorí krk (priemer <1 mm), aby sa eliminovali dislokácie.
3. Tvorba ramien a rast objemu: Rýchlosť ťahania sa zníži na 0,2 – 1 mm/h, čím sa postupne zväčší priemer kryštálov na cieľovú veľkosť (napr. 4 – 12 palcov).
4. Žíhanie a chladenie: Kryštál sa chladí rýchlosťou 0,1 – 0,5 °C/min, aby sa minimalizovalo praskanie vyvolané tepelným napätím.
5. Kompatibilné typy kryštálov:
Elektronická trieda: Polovodičové substráty (TTV <5 μm)
Optická trieda: UV laserové okná (priepustnosť > 90 % pri 200 nm)
Dopované varianty: Rubín (koncentrácia Cr³⁺ 0,01 – 0,5 hmot. %), modrá zafírová trubica

Základné komponenty systému

1. Taviaci systém
Irídiový téglik: Odolný voči teplotám 2300 °C, odolný voči korózii, kompatibilný s veľkými taveninami (100 – 400 kg).
Indukčná vykurovacia pec: Viaczónová nezávislá regulácia teploty (±0,5 °C), optimalizované teplotné gradienty.

2. Systém ťahania a otáčania
Vysoko presný servomotor: Rozlíšenie ťahania 0,01 mm/h, rotačná súosovosť <0,01 mm.
Magnetické tesnenie s kvapalinou: Bezkontaktný prenos pre nepretržitý rast (> 72 hodín).

3. Systém tepelnej regulácie
PID regulácia v uzavretej slučke: Nastavenie výkonu v reálnom čase (50 – 200 kW) na stabilizáciu tepelného poľa.
Ochrana inertným plynom: Zmes Ar/N₂ (čistota 99,999 %) na zabránenie oxidácii.

4. Automatizácia a monitorovanie
Monitorovanie priemeru CCD snímača: Spätná väzba v reálnom čase (presnosť ±0,01 mm).
Infračervená termografia: Monitoruje morfológiu rozhrania tuhá látka-kvapalina.

Porovnanie metód CZ vs. KY

Parameter	Metóda CZ	Metóda KY
Maximálna veľkosť kryštálov	12 palcov (300 mm)	400 mm (ingot v tvare hrušky)
Hustota defektov	<100/cm²	<50/cm²
Tempo rastu	0,5–5 mm/h	0,1–2 mm/h
Spotreba energie	50 – 80 kWh/kg	80 – 120 kWh/kg
Aplikácie	LED substráty, GaN epitaxia	Optické okná, veľké ingoty
Náklady	Mierna (vysoká investícia do vybavenia)	Vysoká (zložitý proces)

Kľúčové aplikácie

1. Polovodičový priemysel
GaN epitaxné substráty: 2–8-palcové doštičky (TTV <10 μm) pre mikro-LED a laserové diódy.
SOI doštičky: Drsnosť povrchu <0,2 nm pre 3D integrované čipy.

2. Optoelektronika
Okná UV laseru: Znesú hustotu výkonu 200 W/cm² pre litografickú optiku.
Infračervené komponenty: Absorpčný koeficient <10⁻³ cm⁻¹ pre termovíziu.

3. Spotrebná elektronika
Kryty fotoaparátov pre smartfóny: Tvrdosť podľa Mohsovej stupnice 9, 10× zlepšenie odolnosti proti poškriabaniu.
Displeje inteligentných hodiniek: Hrúbka 0,3 – 0,5 mm, priepustnosť svetla > 92 %.

4. Obrana a letecký priemysel
Okná jadrového reaktora: Radiačná tolerancia do 10¹⁶ n/cm².
Vysokovýkonné laserové zrkadlá: Tepelná deformácia <λ/20@1064 nm.

Služby spoločnosti XKH

1. Prispôsobenie zariadenia
Škálovateľný dizajn komory: konfigurácie s rozmermi Φ200 – 400 mm pre výrobu 2 – 12-palcových doštičiek.
Flexibilita dopovania: Podporuje dopovanie vzácnymi zeminami (Er/Yb) a prechodnými kovmi (Ti/Cr) pre dosiahnutie optoelektronických vlastností na mieru.

2. Komplexná podpora
Optimalizácia procesov: Vopred overené receptúry (50+) pre LED, RF zariadenia a radiačne kalené súčiastky.
Globálna servisná sieť: Nepretržitá vzdialená diagnostika a údržba na mieste s 24-mesačnou zárukou.

3. Následné spracovanie
Výroba doštičiek: Krájanie, brúsenie a leštenie doštičiek s rozmermi 2 – 12 palcov (rovina C/A).
Produkty s pridanou hodnotou:
Optické komponenty: UV/IR okienka (hrúbka 0,5 – 50 mm).
Materiály šperkárskej kvality: rubín Cr³⁺ (s certifikátom GIA), hviezdicový zafír Ti³⁺.

4. Technické vedenie
Certifikácie: Doštičky kompatibilné s EMI.
Patenty: Hlavné patenty v oblasti inovácií metódy CZ.

Záver

Zariadenie metódy CZ poskytuje kompatibilitu s veľkými rozmermi, ultranízku mieru chybovosti a vysokú stabilitu procesu, vďaka čomu je štandardom v tomto odvetví pre LED, polovodičové a obranné aplikácie. Spoločnosť XKH poskytuje komplexnú podporu od nasadenia zariadenia až po následné spracovanie, čo umožňuje klientom dosiahnuť nákladovo efektívnu a vysokovýkonnú výrobu zafírových kryštálov.