Lò phát triển tinh thể Sapphire Phương pháp Kyropoulos của KY để sản xuất wafer Sapphire và cửa sổ quang học
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý cốt lõi của phương pháp KY liên quan đến việc nấu chảy nguyên liệu thô Al₂O₃ có độ tinh khiết cao trong nồi nấu vonfram/molypden ở nhiệt độ 2050°C. Một tinh thể mầm được hạ xuống trong hỗn hợp nóng chảy, sau đó được rút ra có kiểm soát (0,5–10 mm/giờ) và quay (0,5–20 vòng/phút) để đạt được sự phát triển theo hướng của các tinh thể đơn α-Al₂O₃. Các tính năng chính bao gồm:
• Tinh thể có kích thước lớn (tối đa Φ400 mm × 500 mm)
• Sapphire quang học ứng suất thấp (độ méo mặt sóng <λ/8 @ 633 nm)
• Tinh thể pha tạp (ví dụ, pha tạp Ti³⁰ cho sapphire sao)
Các thành phần hệ thống cốt lõi
1. Hệ thống nấu chảy nhiệt độ cao
• Nồi nấu hợp chất vonfram-molypden (nhiệt độ tối đa 2300°C)
• Bộ gia nhiệt than chì đa vùng (điều khiển nhiệt độ ±0,5°C)
2. Hệ thống phát triển tinh thể
• Cơ cấu kéo điều khiển bằng servo (độ chính xác ±0,01 mm)
• Phớt quay chất lỏng từ tính (điều chỉnh tốc độ vô cấp 0–30 vòng/phút)
3. Kiểm soát trường nhiệt
• Kiểm soát nhiệt độ độc lập 5 vùng (1800–2200°C)
• Tấm chắn nhiệt có thể điều chỉnh (độ dốc ±2°C/cm)
• Hệ thống chân không và khí quyển
• Độ chân không cao 10⁻⁴ Pa
• Kiểm soát khí hỗn hợp Ar/N₂/H₂
4. Giám sát thông minh
• Giám sát đường kính tinh thể CCD thời gian thực
• Phát hiện mức độ nóng chảy đa phổ
So sánh phương pháp KY và CZ
| Tham số | Phương pháp KY | Phương pháp CZ |
| Kích thước tinh thể tối đa | Φ400mm | Φ200mm |
| Tỷ lệ tăng trưởng | 5–15 mm/giờ | 20–50 mm/giờ |
| Mật độ khuyết tật | <100/cm² | 500–1000/cm² |
| Tiêu thụ năng lượng | 80–120 kWh/kg | 50–80 kWh/kg |
| Ứng dụng tiêu biểu | Cửa sổ quang học/tấm wafer lớn | Đế đèn LED/đồ trang sức |
Ứng dụng chính
1. Cửa sổ quang điện tử
• Mái vòm IR quân sự (độ truyền qua >85%@3–5 μm)
• Cửa sổ tia laser UV (chịu được mật độ công suất 200 W/cm²)
2. Chất nền bán dẫn
• Tấm wafer epitaxial GaN (2–8 inch, TTV <10 μm)
• Chất nền SOI (độ nhám bề mặt <0,2 nm)
3. Đồ điện tử tiêu dùng
• Kính che camera điện thoại thông minh (độ cứng Mohs 9)
• Màn hình đồng hồ thông minh (cải thiện khả năng chống trầy xước gấp 10 lần)
4. Vật liệu chuyên dụng
• Quang học IR có độ tinh khiết cao (hệ số hấp thụ <10⁻³ cm⁻¹)
• Cửa sổ quan sát lò phản ứng hạt nhân (dung sai bức xạ: 10¹⁶ n/cm²)
Ưu điểm của Thiết bị nuôi cấy tinh thể Sapphire Kyropoulos (KY)
Thiết bị phát triển tinh thể sapphire dựa trên phương pháp Kyropoulos (KY) mang lại những lợi thế kỹ thuật vô song, định vị nó là giải pháp tiên tiến cho sản xuất quy mô công nghiệp. Những lợi ích chính bao gồm:
1. Khả năng sản xuất đường kính lớn: Có khả năng phát triển các tinh thể sapphire có đường kính lên tới 12 inch (300 mm), cho phép sản xuất các tấm wafer và linh kiện quang học năng suất cao cho các ứng dụng tiên tiến như epitaxy GaN và cửa sổ cấp quân sự.
2. Mật độ khuyết tật cực thấp: Đạt được mật độ sai lệch <100/cm² thông qua thiết kế trường nhiệt được tối ưu hóa và kiểm soát độ dốc nhiệt độ chính xác, đảm bảo tính toàn vẹn tinh thể vượt trội cho các thiết bị quang điện tử.
3. Hiệu suất quang học chất lượng cao: Cung cấp khả năng truyền qua >85% trên toàn bộ quang phổ khả kiến đến hồng ngoại (400–5500 nm), rất quan trọng đối với cửa sổ laser UV và quang học hồng ngoại.
4. Tự động hóa tiên tiến: Có cơ chế kéo điều khiển bằng servo (độ chính xác ±0,01 mm) và phớt quay chất lỏng từ tính (điều khiển vô cấp 0–30 vòng/phút), giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường tính nhất quán.
5. Tùy chọn pha tạp linh hoạt: Hỗ trợ tùy chỉnh với các chất pha tạp như Cr³⁰ (cho hồng ngọc) và Ti³⁰ (cho ngọc bích sao), phục vụ cho các thị trường ngách trong quang điện tử và đồ trang sức.
6. Hiệu quả năng lượng: Lớp cách nhiệt tối ưu (lò nung vonfram-molypden) giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng xuống còn 80–120 kWh/kg, có khả năng cạnh tranh với các phương pháp trồng trọt thay thế.
7. Sản xuất có thể mở rộng quy mô: Đạt sản lượng hàng tháng là 5.000+ tấm wafer với thời gian chu kỳ nhanh (8–10 ngày đối với tinh thể 30–40 kg), được xác nhận bởi hơn 200 cơ sở lắp đặt trên toàn cầu.
8. Độ bền đạt chuẩn quân sự: Kết hợp thiết kế chống bức xạ và vật liệu chịu nhiệt (chịu được 10¹⁶ n/cm²), cần thiết cho các ứng dụng hàng không vũ trụ và hạt nhân.
Những cải tiến này củng cố phương pháp KY là tiêu chuẩn vàng để sản xuất tinh thể sapphire hiệu suất cao, thúc đẩy sự tiến bộ trong công nghệ truyền thông 5G, điện toán lượng tử và công nghệ quốc phòng.
Dịch vụ XKH
XKH cung cấp các giải pháp trọn gói toàn diện cho các hệ thống phát triển tinh thể sapphire, bao gồm lắp đặt, tối ưu hóa quy trình và đào tạo nhân viên để đảm bảo tích hợp hoạt động liền mạch. Chúng tôi cung cấp các công thức phát triển đã được xác thực trước (hơn 50) phù hợp với các nhu cầu công nghiệp đa dạng, giúp giảm đáng kể thời gian R&D cho khách hàng. Đối với các ứng dụng chuyên biệt, các dịch vụ phát triển tùy chỉnh cho phép tùy chỉnh khoang (Φ200–400 mm) và các hệ thống pha tạp tiên tiến (Cr/Ti/Ni), hỗ trợ các thành phần quang học hiệu suất cao và vật liệu chống bức xạ.
Các dịch vụ giá trị gia tăng bao gồm xử lý sau khi phát triển như cắt lát, mài và đánh bóng, được bổ sung bởi một loạt các sản phẩm sapphire như wafer, ống và phôi đá quý. Các dịch vụ này phục vụ cho các lĩnh vực từ điện tử tiêu dùng đến hàng không vũ trụ. Hỗ trợ kỹ thuật của chúng tôi đảm bảo bảo hành 24 tháng và chẩn đoán từ xa theo thời gian thực, đảm bảo thời gian chết tối thiểu và hiệu quả sản xuất bền vững.
