Печь для выращивания кристаллов сапфира. Метод Киропулоса KY для производства сапфировых пластин и оптических окон.

Краткое описание:

Это оборудование для выращивания кристаллов сапфира использует передовой международный метод Киропулоса (KY), специально разработанный для выращивания монокристаллов сапфира большого диаметра с низким содержанием дефектов. Метод KY обеспечивает точный контроль вытягивания затравочных кристаллов, скорости вращения и температурных градиентов, что позволяет выращивать кристаллы сапфира диаметром до 12 дюймов (300 мм) при высоких температурах (2000–2200 °C). Системы XKH, использующие метод KY, широко используются в промышленном производстве сапфировых пластин и оптических окон с C/A-плоскостью диаметром 2–12 дюймов, достигая ежемесячной производительности 20 единиц. Оборудование поддерживает процессы легирования (например, легирование Cr³⁰ для синтеза рубина) и обеспечивает качество кристаллов благодаря:

Плотность дислокаций <100/см²

Пропускание >85% при 400–5500 нм

Написать нам письмо

Функции

Принцип работы

Основной принцип метода KY заключается в плавлении высокочистого сырья Al₂O₃ в вольфрамово-молибденовом тигле при температуре 2050 °C. Затравочный кристалл опускается в расплав, после чего осуществляется контролируемое вытягивание (0,5–10 мм/ч) и вращение (0,5–20 об/мин) для достижения направленного роста монокристаллов α-Al₂O₃. Основные особенности:

• Крупногабаритные кристаллы (макс. Φ400 мм × 500 мм)
• Оптический сапфир с низким уровнем напряжений (искажение волнового фронта <λ/8 при 633 нм)
• Легированные кристаллы (например, легирование Ti³⁰ для звездчатого сапфира)

Основные компоненты системы

1. Высокотемпературная плавильная система
• Композитный тигель из вольфрамо-молибдена (макс. температура 2300 °C)
• Многозонный графитовый нагреватель (регулировка температуры ±0,5°C)

2. Система выращивания кристаллов
• Сервоприводной тянущий механизм (точность ±0,01 мм)
• Магнитожидкостное роторное уплотнение (плавное регулирование скорости 0–30 об/мин)

3. Управление тепловым полем
• 5-зонный независимый контроль температуры (1800–2200 °C)
• Регулируемый тепловой экран (градиент ±2°C/см)
• Система вакуума и атмосферы
• 10⁻⁴ Па высокий вакуум
• Управление смешанным газом Ar/N₂/H₂

4. Интеллектуальный мониторинг
• Контроль диаметра кристалла в реальном времени с помощью ПЗС-камеры
• Многоспектральное определение уровня расплава

Сравнение методов KY и CZ

Параметр	Метод KY	Метод CZ
Макс. размер кристалла	Φ400 мм	Φ200 мм
Темпы роста	5–15 мм/ч	20–50 мм/ч
Плотность дефектов	<100/см²	500–1000/см²
Потребление энергии	80–120 кВт·ч/кг	50–80 кВт·ч/кг
Типичные применения	Оптические окна/большие пластины	Светодиодные подложки/ювелирные изделия

Ключевые приложения

1. Оптоэлектронные окна
• Военные ИК-купола (пропускание >85% при 3–5 мкм)
• Окна УФ-лазера (выдерживают плотность мощности 200 Вт/см²)

2. Полупроводниковые подложки
• Эпитаксиальные пластины GaN (2–8 дюймов, TTV <10 мкм)
• Подложки SOI (шероховатость поверхности <0,2 нм)

3. Бытовая электроника
• Защитное стекло камеры смартфона (твердость по шкале Мооса 9)
• Дисплеи умных часов (в 10 раз выше устойчивость к царапинам)

4. Специализированные материалы
• Высокочистая ИК-оптика (коэффициент поглощения <10⁻³ см⁻¹)
• Окна наблюдения за ядерным реактором (радиационная устойчивость: 10¹⁶ н/см²)

Преимущества оборудования для выращивания кристаллов сапфира Kyropoulos (KY)

Оборудование для выращивания кристаллов сапфира по методу Киропулоса (Кентукки) обладает уникальными техническими преимуществами, что делает его передовым решением для промышленного производства. Ключевые преимущества:

1. Возможность выращивания кристаллов большого диаметра: возможность выращивания кристаллов сапфира диаметром до 12 дюймов (300 мм), что позволяет производить высокопроизводительные пластины и оптические компоненты для современных применений, таких как эпитаксия GaN и окна военного назначения.

2. Сверхнизкая плотность дефектов: плотность дислокаций <100/см² достигается за счет оптимизированной конструкции теплового поля и точного управления градиентом температуры, что гарантирует превосходную целостность кристаллов для оптоэлектронных устройств.

3. Высококачественные оптические характеристики: обеспечивается коэффициент пропускания >85% в видимом и инфракрасном спектрах (400–5500 нм), что критически важно для окон УФ-лазеров и инфракрасной оптики.

4. Расширенная автоматизация: оснащена сервоприводными тяговыми механизмами (точность ±0,01 мм) и вращающимися уплотнениями с магнитной жидкостью (плавное регулирование 0–30 об/мин), что сводит к минимуму вмешательство человека и повышает стабильность.

5. Гибкие возможности легирования: поддержка настройки с помощью легирующих примесей, таких как Cr³⁰ (для рубина) и Ti³⁰ (для звездчатого сапфира), что позволяет удовлетворить потребности нишевых рынков оптоэлектроники и ювелирных изделий.

6. Энергоэффективность: оптимизированная теплоизоляция (тигель из вольфрамо-молибдена) снижает потребление энергии до 80–120 кВт·ч/кг, что конкурентоспособно по сравнению с альтернативными методами выращивания.

7. Масштабируемое производство: ежемесячный выпуск более 5000 пластин с коротким временем цикла (8–10 дней для кристаллов весом 30–40 кг), подтвержденное более чем 200 установками по всему миру.

8. Долговечность военного уровня: конструкция устойчива к радиации, а материалы термостойкие (выдерживают 10¹⁶ Н/см²), что крайне важно для применения в аэрокосмической и ядерной промышленности.
Эти инновации закрепляют за методом KY статус золотого стандарта для производства высокопроизводительных сапфировых кристаллов, способствуя прогрессу в области 5G-коммуникаций, квантовых вычислений и оборонных технологий.

XKH Услуги

Компания XKH предлагает комплексные решения «под ключ» для систем роста кристаллов сапфира, включая установку, оптимизацию процесса и обучение персонала для обеспечения бесперебойной операционной интеграции. Мы предлагаем проверенные рецепты роста (более 50), адаптированные к различным промышленным потребностям, что значительно сокращает время НИОКР для клиентов. Для специализированных применений услуги по разработке на заказ включают индивидуальную настройку резонаторов (диаметром от 200 до 400 мм) и передовые системы легирования (Cr/Ti/Ni), что позволяет использовать высокопроизводительные оптические компоненты и материалы, устойчивые к радиации.

Услуги с добавленной стоимостью включают в себя постростовую обработку, такую как резка, шлифовка и полировка, а также полный спектр сапфировой продукции, такой как пластины, трубки и заготовки для драгоценных камней. Эти предложения охватывают различные отрасли: от бытовой электроники до аэрокосмической промышленности. Наша техническая поддержка гарантирует 24-месячную гарантию и удаленную диагностику в режиме реального времени, что обеспечивает минимальное время простоя и стабильную эффективность производства.