Pec pro růst safírových krystalů, metoda KY Kyropoulose pro výrobu safírových destiček a optických oken

Stručný popis:

Toto zařízení pro růst safírových krystalů využívá mezinárodně uznávanou metodu Kyropoulos (KY), která je speciálně navržena pro růst monokrystalů safíru s velkým průměrem a nízkým počtem vad. Metoda KY umožňuje přesné řízení tažení semenných krystalů, rychlosti otáčení a teplotních gradientů, což umožňuje růst safírových krystalů o průměru až 300 mm při vysokých teplotách (2000–2200 °C). Systémy KY od společnosti XKH se široce používají v průmyslové výrobě safírových destiček a optických oken v rovině C/A o průměru 2–12 palců a dosahují měsíční produkce 20 jednotek. Zařízení podporuje dopovací procesy (např. dopování Cr³⁰ pro syntézu rubínu) a poskytuje krystalovou kvalitu s:

Hustota dislokací <100/cm²

Propustnost >85 % při 400–5500 nm

Pošlete nám e-mail

Funkce

Princip fungování

Základní princip metody KY spočívá v tavení vysoce čistých surovin Al₂O₃ v kelímku z wolframu a molybdenu při teplotě 2050 °C. Do taveniny se vloží zárodečný krystal, následuje řízené vytahování (0,5–10 mm/h) a rotace (0,5–20 ot/min) za účelem dosažení směrového růstu monokrystalů α-Al₂O₃. Mezi klíčové vlastnosti patří:

• Velkorozměrné krystaly (max. Φ400 mm × 500 mm)
• Nízkopásmový safír optické kvality (zkreslení vlnoplochy <λ/8 při 633 nm)
• Dopované krystaly (např. dopování Ti³⁰ pro hvězdicový safír)

Základní komponenty systému

1. Systém tavení za vysokých teplot
• Kompozitní kelímek z wolframu a molybdenu (max. teplota 2300 °C)
• Vícezónový grafitový ohřívač (regulace teploty ±0,5 °C)

2. Systém pro růst krystalů
• Servopoháněný tažný mechanismus (přesnost ±0,01 mm)
• Magnetické rotační těsnění (plynulá regulace otáček 0–30 ot/min)

3. Řízení tepelného pole
• 5zónová nezávislá regulace teploty (1800–2200 °C)
• Nastavitelný tepelný štít (gradient ±2 °C/cm)
• Systém vakua a atmosféry
• 10⁻⁴ Pa vysoké vakuum
• Řízení směsi plynů Ar/N₂/H₂

4. Inteligentní monitorování
• Monitorování průměru krystalu v reálném čase pomocí CCD snímače
• Multispektrální detekce hladiny taveniny

Porovnání metod KY vs. CZ

Parametr	Metoda KY	Metoda CZ
Max. velikost krystalu	Φ400 mm	Φ200 mm
Tempo růstu	5–15 mm/h	20–50 mm/h
Hustota defektů	<100/cm²	500–1000/cm²
Spotřeba energie	80–120 kWh/kg	50–80 kWh/kg
Typické aplikace	Optická okna/velké destičky	LED substráty/šperky

Klíčové aplikace

1. Optoelektronická okna
• Vojenské infračervené kopule (propustnost >85 % při 3–5 μm)
• UV laserová okna (odolná hustotě výkonu 200 W/cm²)

2. Polovodičové substráty
• GaN epitaxní destičky (2–8 palců, TTV <10 μm)
• SOI substráty (drsnost povrchu <0,2 nm)

3. Spotřební elektronika
• Krycí sklo fotoaparátu smartphonu (tvrdost dle Mohse 9)
• Displeje chytrých hodinek (10× zlepšení odolnosti proti poškrábání)

4. Specializované materiály
• Vysoce čistá IR optika (absorpční koeficient <10⁻³ cm⁻¹)
• Pozorovací okna jaderného reaktoru (tolerance záření: 10¹⁶ n/cm²)

Výhody zařízení pro růst safírových krystalů Kyropoulos (KY)

Zařízení pro růst safírových krystalů založené na metodě Kyropoulos (KY) nabízí bezkonkurenční technické výhody, což ho řadí mezi špičkové řešení pro průmyslovou výrobu. Mezi klíčové výhody patří:

1. Možnost pěstování velkých průměrů: Schopnost pěstovat safírové krystaly o průměru až 300 mm, což umožňuje vysoce účinnou výrobu destiček a optických součástek pro pokročilé aplikace, jako je epitaxe GaN a okna vojenské třídy.

2. Ultranízká hustota defektů: Dosahuje hustoty dislokací <100/cm² díky optimalizovanému návrhu tepelného pole a přesnému řízení teplotního gradientu, což zajišťuje vynikající integritu krystalů pro optoelektronická zařízení.

3. Vysoce kvalitní optický výkon: Poskytuje propustnost >85 % v celém spektru od viditelného po infračervené záření (400–5500 nm), což je klíčové pro okna UV laserů a infračervenou optiku.

4. Pokročilá automatizace: Vybavena servopoháněnými tažnými mechanismy (s přesností ±0,01 mm) a magnetickými rotačními těsněními s kapalinou (plynulá regulace 0–30 ot./min), což minimalizuje lidský zásah a zvyšuje konzistenci.

5. Flexibilní možnosti příměsí: Podporuje přizpůsobení pomocí příměsí, jako je Cr³⁰ (pro rubín) a Ti³⁰ (pro hvězdicový safír), a uspokojuje tak specifické trhy v optoelektronice a špercích.

6. Energetická účinnost: Optimalizovaná tepelná izolace (wolfram-molybdenový kelímek) snižuje spotřebu energie na 80–120 kWh/kg, což je konkurenceschopné s alternativními metodami pěstování.

7. Škálovatelná výroba: Dosahuje měsíční produkce více než 5 000 waferů s rychlými výrobními cykly (8–10 dní pro 30–40 kg krystalů), což je ověřeno více než 200 instalacemi po celém světě.

8. Odolnost vojenské úrovně: Využívá konstrukce odolné vůči záření a tepelně odolné materiály (odolné 10¹⁶ n/cm²), což je nezbytné pro letecký a jaderný průmysl.
Tyto inovace upevňují metodu KY jako zlatý standard pro výrobu vysoce výkonných safírových krystalů a pohánějí pokrok v 5G komunikaci, kvantových počítačích a obranných technologiích.

Služby XKH

Společnost XKH poskytuje komplexní řešení na klíč pro systémy růstu safírových krystalů, která zahrnují instalaci, optimalizaci procesů a školení personálu pro zajištění bezproblémové provozní integrace. Dodáváme předem validované růstové receptury (50+) přizpůsobené rozmanitým průmyslovým potřebám, což klientům výrazně zkracuje dobu výzkumu a vývoje. Pro specializované aplikace umožňují služby zakázkového vývoje úpravy dutin (Φ200–400 mm) a pokročilé dopovací systémy (Cr/Ti/Ni), které podporují vysoce výkonné optické součástky a materiály odolné vůči záření.

Služby s přidanou hodnotou zahrnují následné zpracování, jako je řezání, broušení a leštění, doplněné o kompletní sortiment safírových produktů, jako jsou destičky, trubice a polotovary drahokamů. Tyto nabídky uspokojují odvětví od spotřební elektroniky až po letecký průmysl. Naše technická podpora garantuje 24měsíční záruku a vzdálenou diagnostiku v reálném čase, což zajišťuje minimální prostoje a trvalou efektivitu výroby.