Equipo de crecemento de lingotes de zafiro Método Czochralski CZ para a produción de obleas de zafiro de 2 a 12 polgadas

Descrición curta:

O equipo de crecemento de lingotes de zafiro (método Czochralski) é un sistema de vangarda deseñado para o crecemento de monocristais de zafiro de alta pureza e baixos defectos. O método Czochralski (CZ) permite un control preciso da velocidade de extracción do cristal semente (0,5–5 mm/h), a velocidade de rotación (5–30 rpm) e os gradientes de temperatura nun crisol de iridio, producindo cristais axisimétricos de ata 12 polgadas (300 mm) de diámetro. Este equipo admite o control da orientación do cristal no plano C/A, o que permite o crecemento de zafiro de grao óptico, de grao electrónico e dopado (por exemplo, rubí Cr³⁺, zafiro estrela Ti³⁺).

XKH ofrece solucións integrais, incluíndo a personalización de equipos (produción de obleas de 2 a 12 polgadas), a optimización de procesos (densidade de defectos <100/cm²) e a formación técnica, cunha produción mensual de máis de 5.000 obleas para aplicacións como substratos LED, epitaxia de GaN e empaquetado de semicondutores.

Envíanos un correo electrónico

Características

Principio de funcionamento

O método CZ funciona mediante os seguintes pasos:
1. Fusión de materias primas: o Al₂O₃ de alta pureza (pureza >99,999 %) fúndese nun crisol de iridio a 2050–2100 °C.
2. Introdución do cristal semente: Báixase un cristal semente na masa fundida e logo tírase rapidamente para formar un pescozo (diámetro <1 mm) para eliminar as dislocacións.
3. Formación de ombreiros e crecemento masivo: a velocidade de tracción redúcese a 0,2–1 mm/h, expandindo gradualmente o diámetro do cristal ata o tamaño desexado (por exemplo, 4–12 polgadas).
4. Recocido e arrefriamento: o cristal arrefríase a 0,1–0,5 °C/min para minimizar as fisuras inducidas pola tensión térmica.
5. Tipos de cristais compatibles:
Grao electrónico: substratos semicondutores (TTV <5 μm)
Grao óptico: fiestras láser UV (transmitancia >90% a 200 nm)
Variantes dopadas: Rubí (concentración de Cr³⁺ 0,01–0,5% en peso), tubos de zafiro azul

Compoñentes principais do sistema

1. Sistema de fusión
Crisol de iridio: resistente a 2300 °C, á corrosión, compatible con grandes masas fundidas (100–400 kg).
Forno de quentamento por indución: Control de temperatura independente multizona (±0,5 °C), gradientes térmicos optimizados.

2. Sistema de tracción e rotación
Servomotor de alta precisión: resolución de tracción 0,01 mm/h, concentricidade rotacional <0,01 mm.
Selo de fluído magnético: transmisión sen contacto para un crecemento continuo (>72 horas).

3. Sistema de control térmico
Control de bucle pechado PID: axuste de potencia en tempo real (50–200 kW) para estabilizar o campo térmico.
Protección contra gas inerte: mestura de Ar/N₂ (99,999 % de pureza) para evitar a oxidación.

4. Automatización e monitorización
Monitorización do diámetro CCD: Retroalimentación en tempo real (precisión ±0,01 mm).
Termografía infravermella: monitoriza a morfoloxía da interface sólido-líquido.

Comparación de métodos CZ vs. KY

Parámetro	Método CZ	Método KY
Tamaño máximo do cristal	12 polgadas (300 mm)	400 mm (lingote en forma de pera)
Densidade de defectos	<100/cm²	<50/cm²
Taxa de crecemento	0,5–5 mm/h	0,1–2 mm/h
Consumo de enerxía	50–80 kWh/kg	80–120 kWh/kg
Aplicacións	Substratos LED, epitaxia de GaN	Fiestras ópticas, lingotes grandes
Custo	Moderado (investimento elevado en equipamento)	Alto (proceso complexo)

Aplicacións clave

1. Industria dos semicondutores
Substratos epitaxiais de GaN: obleas de 2–8 polgadas (TTV <10 μm) para microLED e díodos láser.
Obleas SOI: Rugosidade superficial <0,2 nm para chips integrados en 3D.

2. Optoelectrónica
Ventanas láser UV: Soportan unha densidade de potencia de 200 W/cm² para óptica litográfica.
Compoñentes infravermellos: Coeficiente de absorción <10⁻³ cm⁻¹ para imaxes térmicas.

3. Electrónica de consumo
Cubertas para cámaras de teléfonos intelixentes: dureza Mohs 9, mellora da resistencia aos arañazos 10×.
Pantallas de reloxos intelixentes: grosor de 0,3 a 0,5 mm, transmitancia >92 %.

4. Defensa e aeroespacial
Fiestras para reactores nucleares: Tolerancia á radiación de ata 10¹⁶ n/cm².
Espellos láser de alta potencia: Deformación térmica <λ/20 a 1064 nm.

Servizos de XKH

1. Personalización de equipos
Deseño de cámara escalable: configuracións de Φ200–400 mm para a produción de obleas de 2–12 polgadas.
Flexibilidade de dopaxe: Admite o dopaxe de terras raras (Er/Yb) e metais de transición (Ti/Cr) para obter propiedades optoelectrónicas personalizadas.

2. Soporte integral
Optimización de procesos: receitas prevalidadas (máis de 50) para LED, dispositivos RF e compoñentes endurecidos por radiación.
Rede de servizo global: diagnóstico remoto 24 horas ao día, 7 días á semana e mantemento in situ cunha garantía de 24 meses.

3. Procesamento posterior
Fabricación de obleas: corte, moenda e pulido de obleas de 2 a 12 polgadas (plano C/A).
Produtos de valor engadido:
Compoñentes ópticos: fiestras UV/IR (de 0,5 a 50 mm de grosor).
Materiais de xoiería de calidade: rubí Cr³⁺ (con certificación GIA), zafiro estrelado Ti³⁺.

4. Liderado técnico
Certificacións: obleas compatibles con EMI.
Patentes: Patentes fundamentais na innovación de métodos CZ.

Conclusión

O equipo do método CZ ofrece compatibilidade de grandes dimensións, taxas de defectos ultrabaixas e unha alta estabilidade de proceso, o que o converte na referencia da industria para aplicacións de LED, semicondutores e defensa. XKH ofrece soporte integral desde a implementación do equipo ata o procesamento posterior ao crecemento, o que permite aos clientes lograr unha produción de cristal de zafiro rendible e de alto rendemento.