Safirkrystallvekstovn KY Kyropoulos-metoden for produksjon av safirskiver og optiske vinduer
Arbeidsprinsipp
Kjerneprinsippet i KY-metoden innebærer smelting av Al₂O₃-råmaterialer med høy renhet i en wolfram/molybden-digel ved 2050 °C. En kimkrystall senkes ned i smelten, etterfulgt av kontrollert uttrekking (0,5–10 mm/t) og rotasjon (0,5–20 o/min) for å oppnå retningsbestemt vekst av α-Al₂O₃-enkeltkrystaller. Viktige funksjoner inkluderer:
• Krystaller med store dimensjoner (maks. Φ400 mm × 500 mm)
• Safir av optisk kvalitet med lav spenning (bølgefrontforvrengning <λ/8 @ 633 nm)
• Dopede krystaller (f.eks. Ti³⁰-doping for stjernesafir)
Kjernesystemkomponenter
1. Høytemperatur smeltesystem
• Wolfram-molybden-komposittdigel (maks. temperatur 2300 °C)
• Flersone grafittvarmer (±0,5 °C temperaturkontroll)
2. Krystallvekstsystem
• Servodrevet trekkmekanisme (±0,01 mm presisjon)
• Magnetisk væskeroterende tetning (trinnløs hastighetsregulering 0–30 o/min)
3. Termisk feltkontroll
• 5-soners uavhengig temperaturkontroll (1800–2200 °C)
• Justerbart varmeskjold (±2 °C/cm gradient)
• Vakuum- og atmosfæresystem
• 10⁻⁴ Pa høyvakuum
• Kontroll av blandet gass med Ar/N₂/H₂
4. Intelligent overvåking
• CCD-sanntids krystalldiameterovervåking
• Multispektral smeltenivådeteksjon
Sammenligning av KY og CZ-metoden
| Parameter | KY-metoden | CZ-metoden |
| Maks. krystallstørrelse | Φ400 mm | Φ200 mm |
| Vekstrate | 5–15 mm/t | 20–50 mm/t |
| Defekttetthet | <100/cm² | 500–1000/cm² |
| Energiforbruk | 80–120 kWh/kg | 50–80 kWh/kg |
| Typiske bruksområder | Optiske vinduer/store wafere | LED-substrater/smykker |
Viktige applikasjoner
1. Optoelektroniske vinduer
• Militære IR-kupler (transmittans >85 % ved 3–5 μm)
• UV-laservinduer (tåler en effekttetthet på 200 W/cm²)
2. Halvledersubstrater
• GaN epitaksiale wafere (2–8 tommer, TTV <10 μm)
• SOI-substrater (overflateruhet <0,2 nm)
3. Forbrukerelektronikk
• Dekselglass til smarttelefonkamera (Mohs-hardhet 9)
• Smartklokkeskjermer (10 ganger bedre ripebestandighet)
4. Spesialiserte materialer
• Høyren IR-optikk (absorpsjonskoeffisient <10⁻³ cm⁻¹)
• Observasjonsvinduer for kjernereaktorer (strålingstoleranse: 10¹⁶ n/cm²)
Fordeler med Kyropoulos (KY) safirkrystallvekstutstyr
Kyropoulos (KY)-metodebaserte safirkrystallvekstutstyr tilbyr uovertrufne tekniske fordeler, og posisjonerer det som en banebrytende løsning for produksjon i industriell skala. Viktige fordeler inkluderer:
1. Mulighet for stor diameter: Kan produsere safirkrystaller opptil 300 mm i diameter, noe som muliggjør høykapasitetsproduksjon av wafere og optiske komponenter for avanserte applikasjoner som GaN-epitaksi og vinduer av militærkvalitet.
2. Ultralav defekttetthet: Oppnår dislokasjonstettheter <100/cm² gjennom optimalisert termisk feltdesign og presis temperaturgradientkontroll, noe som sikrer overlegen krystallintegritet for optoelektroniske enheter.
3. Optisk ytelse av høy kvalitet: Gir en transmittans på >85 % over synlig til infrarødt spekter (400–5500 nm), noe som er kritisk for UV-laservinduer og infrarød optikk.
4. Avansert automatisering: Har servodrevne trekkmekanismer (±0,01 mm presisjon) og magnetiske væskerotasjonstetninger (trinnløs kontroll 0–30 o/min), noe som minimerer menneskelig inngripen og forbedrer konsistensen.
5. Fleksible dopingalternativer: Støtter tilpasning med dopingmidler som Cr³⁰ (for rubin) og Ti³⁰ (for stjernesafir), som henvender seg til nisjemarkeder innen optoelektronikk og smykker.
6. Energieffektivitet: Optimalisert varmeisolasjon (wolfram-molybden-digel) reduserer energiforbruket til 80–120 kWh/kg, noe som er konkurransedyktig med alternative vekstmetoder.
7. Skalerbar produksjon: Oppnår en månedlig produksjon på over 5000 wafere med raske syklustider (8–10 dager for 30–40 kg krystaller), validert av over 200 globale installasjoner.
8. Holdbarhet i militærklasse: Inneholder strålingsbestandige design og varmebestandige materialer (tåler 10¹⁶ n/cm²), som er essensielt for luftfart og atomvåpen.
Disse innovasjonene befester KY-metoden som gullstandarden for å produsere safirkrystaller med høy ytelse, og driver fremskritt innen 5G-kommunikasjon, kvantedatabehandling og forsvarsteknologi.
XKH-tjenester
XKH tilbyr omfattende nøkkelferdige løsninger for safirkrystallvekstsystemer, som omfatter installasjon, prosessoptimalisering og opplæring av ansatte for å sikre sømløs driftsintegrasjon. Vi leverer forhåndsvaliderte vekstoppskrifter (50+) skreddersydd til ulike industrielle behov, noe som reduserer FoU-tiden for kundene betydelig. For spesialiserte applikasjoner muliggjør tilpassede utviklingstjenester tilpasning av hulrom (Φ200–400 mm) og avanserte dopingsystemer (Cr/Ti/Ni), som støtter høyytelses optiske komponenter og strålingsbestandige materialer.
Verdiøkende tjenester inkluderer etterbehandling som kutting, sliping og polering, supplert av et komplett utvalg av safirprodukter som wafere, rør og edelstensemner. Disse tilbudene dekker sektorer fra forbrukerelektronikk til luftfart. Vår tekniske støtte garanterer 24 måneders garanti og fjerndiagnostikk i sanntid, noe som sikrer minimal nedetid og vedvarende produksjonseffektivitet.
