Safírstöngvaræktunarbúnaður Czochralski CZ aðferð til að framleiða 2 tommu-12 tommu safírskífur
Vinnuregla
CZ aðferðin virkar í gegnum eftirfarandi skref:
1. Bræðsla hráefna: Háhreint Al₂O₃ (hreinleiki >99,999%) er brætt í iridium-deiglu við 2050–2100°C.
2. Kynning á frækristalli: Frækristall er lækkaður ofan í bráðna efninu og síðan dreginn hratt til að mynda háls (þvermál <1 mm) til að koma í veg fyrir tilfærslur.
3. Myndun öxlar og vöxtur vefjarins: Toghraðinn er minnkaður í 0,2–1 mm/klst. og þvermál kristalsins eykst smám saman að markstærðinni (t.d. 4–12 tommur).
4. Glóðun og kæling: Kristallinn er kældur við 0,1–0,5°C/mín. til að lágmarka sprungur af völdum hitaspennu.
5. Samhæfðar kristalgerðir:
Rafræn gæði: Hálfleiðara undirlag (TTV <5 μm)
Ljósfræðileg gæði: UV leysir gluggar (gegndræpi >90% @ 200 nm)
Efnuð afbrigði: Rúbín (Cr³⁺ styrkur 0,01–0,5% þyngdar%), blár safírrör
Kjarnakerfisþættir
1. Bræðslukerfi
Iridium-deigla: Þolir 2300°C, tæringarþolin, hentar fyrir stórar bráðnar efni (100–400 kg).
Innleiðingarofn: Fjölsvæða óháð hitastýring (±0,5°C), bjartsýni hitahalla.
2. Tog- og snúningskerfi
Nákvæmur servómótor: Togupplausn 0,01 mm/klst, snúningssammiðja <0,01 mm.
Segulmagnað vökvaþéttiefni: Snertilaus flutningur fyrir samfelldan vöxt (>72 klukkustundir).
3. Hitastýringarkerfi
PID lokuð lykkjastýring: Rauntíma aflstilling (50–200 kW) til að stöðuga hitasviðið.
Vernd gegn óvirkum gasi: Blanda af Ar/N₂ (99,999% hreinleiki) kemur í veg fyrir oxun.
4. Sjálfvirkni og eftirlit
Eftirlit með CCD þvermáli: Rauntíma endurgjöf (nákvæmni ±0,01 mm).
Innrauð hitamyndataka: Fylgist með formgerð milliflata fasts og vökva.
Samanburður á aðferðum CZ og KY
| Breyta | CZ aðferðin | KY aðferðin |
| Hámarks kristalstærð | 12 tommur (300 mm) | 400 mm (perulaga stöng) |
| Þéttleiki galla | <100/cm² | <50/cm² |
| Vaxtarhraði | 0,5–5 mm/klst | 0,1–2 mm/klst |
| Orkunotkun | 50–80 kWh/kg | 80–120 kWh/kg |
| Umsóknir | LED undirlag, GaN epitaxía | Sjóngler, stórir stafir |
| Kostnaður | Miðlungs (mikil fjárfesting í búnaði) | Hátt (flókið ferli) |
Lykilforrit
1. Hálfleiðaraiðnaður
GaN epitaxial undirlag: 2–8 tommu skífur (TTV <10 μm) fyrir ör-LED og leysirdíóður.
SOI-skífur: Yfirborðsgrófleiki <0,2 nm fyrir 3D-samþættar flísar.
2. Ljóstækni
UV leysirgluggar: Þola 200 W/cm² aflþéttleika fyrir litografíuljósfræði.
Innrauðir íhlutir: Gleypnistuðull <10⁻³ cm⁻¹ fyrir hitamyndatöku.
3. Neytendavörur
Hlífar fyrir snjallsímamyndavélar: Mohs hörku 9, 10x aukin rispuþol.
Skjár snjallúra: Þykkt 0,3–0,5 mm, gegndræpi >92%.
4. Varnar- og geimferðaiðnaðurinn
Gluggar í kjarnorkuverum: Geislunarþol allt að 10¹⁶ n/cm².
Öflugir leysispeglar: Varmaaflögun <λ/20@1064 nm.
Þjónusta XKH
1. Sérstilling búnaðar
Stækkanleg hönnun hólfs: Φ200–400 mm stillingar fyrir 2–12 tommu skífuframleiðslu.
Sveigjanleiki í lyfjagjöf: Styður lyfjagjöf sjaldgæfra jarðmálma (Er/Yb) og umbreytingarmálma (Ti/Cr) fyrir sérsniðna ljósfræðilega eiginleika.
2. Heildarstuðningur
Ferlabestun: Forprófaðar uppskriftir (50+) fyrir LED, RF tæki og geislunarherða íhluti.
Alþjóðlegt þjónustunet: Fjargreining allan sólarhringinn og viðhald á staðnum með 24 mánaða ábyrgð.
3. Vinnsla eftir vinnslu
Flísasmíði: Skerning, mala og pússa fyrir 2–12 tommu flísar (C/A-plan).
Virðisaukandi vörur:
Ljósfræðilegir íhlutir: UV/IR gluggar (0,5–50 mm þykkt).
Skartgripaefni: Cr³⁺ rúbín (GIA-vottað), Ti³⁺ stjörnusafír.
4. Tæknileg forysta
Vottanir: EMI-samhæfðar skífur.
Einkaleyfi: Kjarna einkaleyfi í nýsköpun í CZ aðferðum.
Niðurstaða
Búnaðurinn sem byggir á CZ-aðferðinni býður upp á samhæfni við stórar víddir, afar lágt gallahlutfall og mikla stöðugleika í ferlinu, sem gerir hann að viðmiðunarstaðli í greininni fyrir LED, hálfleiðara og varnarmál. XKH veitir alhliða stuðning frá uppsetningu búnaðar til eftirvinnslu, sem gerir viðskiptavinum kleift að ná fram hagkvæmri og afkastamikilli safírkristallframleiðslu.
