Safirkrystalvækstovn KY Kyropoulos-metoden til produktion af safirwafere og optiske vinduer
Arbejdsprincip
Kerneprincippet i KY-metoden involverer smeltning af Al₂O₃-råmaterialer med høj renhed i en wolfram/molybdæn-digel ved 2050 °C. En podekrystal sænkes ned i smelten, efterfulgt af kontrolleret udtrækning (0,5-10 mm/t) og rotation (0,5-20 o/min) for at opnå retningsbestemt vækst af α-Al₂O₃-enkeltkrystaller. Nøglefunktioner inkluderer:
• Krystaller med store dimensioner (maks. Φ400 mm × 500 mm)
• Lavspændings safir af optisk kvalitet (bølgefrontforvrængning <λ/8 @ 633 nm)
• Dopede krystaller (f.eks. Ti³⁰-doping til stjernesafir)
Kernesystemkomponenter
1. Højtemperatur smeltesystem
• Wolfram-molybdæn kompositdigel (maks. temperatur 2300 °C)
• Multizone grafitvarmer (±0,5 °C temperaturkontrol)
2. Krystalvækstsystem
• Servodrevet trækmekanisme (±0,01 mm præcision)
• Magnetisk væskeroterende tætning (trinløs hastighedsregulering 0–30 o/min)
3. Termisk feltkontrol
• 5-zoners uafhængig temperaturkontrol (1800-2200 °C)
• Justerbar varmeskjold (±2°C/cm gradient)
• Vakuum- og atmosfæresystem
• 10⁻⁴ Pa højvakuum
• Ar/N₂/H₂ blandet gasstyring
4. Intelligent overvågning
• CCD-overvågning af krystaldiameter i realtid
• Multispektral smelteniveaudetektion
Sammenligning af KY vs. CZ-metode
| Parameter | KY-metoden | CZ-metoden |
| Maks. krystalstørrelse | Φ400 mm | Φ200 mm |
| Vækstrate | 5–15 mm/t | 20–50 mm/t |
| Defektdensitet | <100/cm² | 500–1000/cm² |
| Energiforbrug | 80–120 kWh/kg | 50–80 kWh/kg |
| Typiske anvendelser | Optiske vinduer/store wafere | LED-substrater/smykker |
Nøgleapplikationer
1. Optoelektroniske vinduer
• Militære IR-kupler (transmittans >85%@3-5 μm)
• UV-laservinduer (modstår en effekttæthed på 200 W/cm²)
2. Halvledersubstrater
• GaN epitaksiale wafere (2-8 tommer, TTV <10 μm)
• SOI-substrater (overfladeruhed <0,2 nm)
3. Forbrugerelektronik
• Smartphone-kameraets dækglas (Mohs-hårdhed 9)
• Smartwatch-skærme (10x forbedring af ridsefasthed)
4. Specialiserede materialer
• Højren IR-optik (absorptionskoefficient <10⁻³ cm⁻¹)
• Observationsvinduer for atomreaktorer (strålingstolerance: 10¹⁶ n/cm²)
Fordele ved Kyropoulos (KY) safirkrystalvækstudstyr
Kyropoulos (KY)-metodebaserede safirkrystalvækstudstyr tilbyder uovertrufne tekniske fordele og positionerer det som en banebrydende løsning til produktion i industriel skala. De vigtigste fordele inkluderer:
1. Mulighed for stor diameter: Kan fremstille safirkrystaller op til 300 mm i diameter, hvilket muliggør højtydende produktion af wafere og optiske komponenter til avancerede applikationer såsom GaN-epitaksi og vinduer i militærkvalitet.
2. Ultralav defektdensitet: Opnår dislokationsdensiteter <100/cm² gennem optimeret termisk feltdesign og præcis temperaturgradientkontrol, hvilket sikrer overlegen krystalintegritet for optoelektroniske enheder.
3. Optisk ydeevne af høj kvalitet: Leverer en transmittans på >85 % på tværs af synlige til infrarøde spektre (400-5500 nm), hvilket er afgørende for UV-laservinduer og infrarød optik.
4. Avanceret automatisering: Har servodrevne trækmekanismer (±0,01 mm præcision) og magnetiske væskeroterende tætninger (trinløs styring 0-30 o/min), hvilket minimerer menneskelig indgriben og forbedrer ensartetheden.
5. Fleksible dopingmuligheder: Understøtter tilpasning med dopanter som Cr³⁰ (til rubin) og Ti³⁰ (til stjernesafir), der henvender sig til nichemarkeder inden for optoelektronik og smykker.
6. Energieffektivitet: Optimeret varmeisolering (wolfram-molybdæn-digel) reducerer energiforbruget til 80-120 kWh/kg, hvilket er konkurrencedygtigt med alternative vækstmetoder.
7. Skalerbar produktion: Opnår en månedlig produktion på over 5.000 wafere med hurtige cyklustider (8-10 dage for 30-40 kg krystaller), valideret af over 200 globale installationer.
8. Holdbarhed i militærklasse: Indeholder strålingsbestandige designs og varmebestandige materialer (modstår 10¹⁶ n/cm²), hvilket er afgørende for luftfart og nukleare applikationer.
Disse innovationer bekræfter KY-metoden som guldstandarden for produktion af højtydende safirkrystaller, hvilket driver fremskridt inden for 5G-kommunikation, kvanteberegning og forsvarsteknologier.
XKH-tjenester
XKH leverer omfattende nøglefærdige løsninger til safirkrystalvækstsystemer, der omfatter installation, procesoptimering og personaleuddannelse for at sikre problemfri operationel integration. Vi leverer prævaliderede vækstopskrifter (50+), der er skræddersyet til forskellige industrielle behov, hvilket reducerer kundernes forskning og udviklingstid betydeligt. Til specialiserede applikationer muliggør brugerdefinerede udviklingstjenester tilpasning af kavitet (Φ200-400 mm) og avancerede doteringssystemer (Cr/Ti/Ni), der understøtter højtydende optiske komponenter og strålingsbestandige materialer.
Værditilvæksttjenester omfatter efterbehandling såsom skæring, slibning og polering, suppleret af et komplet udvalg af safirprodukter som wafere, rør og ædelstensblanks. Disse tilbud henvender sig til sektorer fra forbrugerelektronik til luftfart. Vores tekniske support garanterer 24 måneders garanti og fjerndiagnosticering i realtid, hvilket sikrer minimal nedetid og vedvarende produktionseffektivitet.
