کوره رشد کریستال یاقوت کبود، روش کیروپولوس KY برای تولید ویفر یاقوت کبود و پنجره نوری
اصل کار
اصل اساسی روش KY شامل ذوب مواد اولیه Al₂O₃ با خلوص بالا در یک بوته تنگستن/مولیبدن در دمای 2050 درجه سانتیگراد است. یک کریستال بذر به داخل مذاب فرو برده می‌شود و به دنبال آن با خروج کنترل‌شده (0.5 تا 10 میلی‌متر در ساعت) و چرخش (0.5 تا 20 دور در دقیقه) رشد جهت‌دار تک کریستال‌های α-Al₂O₃ حاصل می‌شود. ویژگی‌های کلیدی عبارتند از:
• کریستال‌های با ابعاد بزرگ (حداکثر Φ400 میلی‌متر × 500 میلی‌متر)
• یاقوت کبود درجه نوری کم تنش (اعوجاج جبهه موج <λ/8 در 633 نانومتر)
• کریستال‌های آلاییده (به عنوان مثال، آلاییده شدن Ti³⁰ برای یاقوت کبود ستاره‌ای)
اجزای اصلی سیستم
۱. سیستم ذوب با دمای بالا
• بوته کامپوزیت تنگستن-مولیبدن (حداکثر دما ۲۳۰۰ درجه سانتیگراد)
• بخاری گرافیتی چند منطقه‌ای (کنترل دما ±0.5 درجه سانتیگراد)
۲. سیستم رشد کریستال
• مکانیزم کشش سروو موتور (دقت ±0.01 میلی‌متر)
• آب‌بند چرخشی سیال مغناطیسی (تنظیم سرعت بدون تغییر تدریجی 0 تا 30 دور در دقیقه)
۳. کنترل میدان حرارتی
• کنترل دمای مستقل ۵ ناحیه‌ای (۱۸۰۰–۲۲۰۰ درجه سانتیگراد)
• سپر حرارتی قابل تنظیم (گرادیان ±2°C/cm)
• سیستم خلاء و اتمسفر
• خلاء بالا 10⁻⁴ پاسکال
• کنترل گازهای مخلوط Ar/N₂/H₂
۴. نظارت هوشمند
• نظارت بر قطر کریستال CCD در زمان واقعی
• تشخیص سطح مذاب چند طیفی
مقایسه روش KY در مقابل CZ
| پارامتر | روش KY | روش CZ |
| حداکثر اندازه کریستال | Φ400 میلی‌متر | Φ200 میلی‌متر |
| نرخ رشد | ۵–۱۵ میلی‌متر بر ساعت | ۲۰ تا ۵۰ میلی‌متر بر ساعت |
| تراکم نقص | <100/سانتی‌متر مربع | ۵۰۰–۱۰۰۰ در هر سانتی‌متر مربع |
| مصرف انرژی | ۸۰–۱۲۰ کیلووات ساعت بر کیلوگرم | ۵۰–۸۰ کیلووات ساعت بر کیلوگرم |
| کاربردهای معمول | پنجره‌های نوری/ویفرهای بزرگ | زیرلایه‌های LED/جواهرات |
کاربردهای کلیدی
۱. پنجره‌های اپتوالکترونیکی
• گنبدهای مادون قرمز نظامی (میزان عبور >85% در 3-5 میکرومتر)
• پنجره‌های لیزر UV (تحمل چگالی توان 200 وات بر سانتی‌متر مربع)
۲. زیرلایه‌های نیمه‌هادی
• ویفرهای اپیتاکسیال GaN (2-8 اینچ، TTV <10 میکرومتر)
• زیرلایه‌های SOI (زبری سطح کمتر از 0.2 نانومتر)
۳. لوازم الکترونیکی مصرفی
• شیشه محافظ دوربین گوشی هوشمند (سختی موهس ۹)
• نمایشگرهای ساعت هوشمند (۱۰ برابر بهبود مقاومت در برابر خش)
۴. مواد تخصصی
• اپتیک‌های مادون قرمز با خلوص بالا (ضریب جذب <10⁻³ cm⁻¹)
• پنجره‌های مشاهده راکتور هسته‌ای (تحمل تابش: 10¹⁶ n/cm²)
مزایای تجهیزات رشد کریستال یاقوت کبود Kyropoulos (KY)
تجهیزات رشد کریستال یاقوت کبود مبتنی بر روش کیروپولوس (KY) مزایای فنی بی‌نظیری ارائه می‌دهد و آن را به عنوان یک راه‌حل پیشرفته برای تولید در مقیاس صنعتی قرار می‌دهد. مزایای کلیدی عبارتند از:
۱. قابلیت تولید در قطر بزرگ: این روش قادر به تولید کریستال‌های یاقوت کبود تا قطر ۱۲ اینچ (۳۰۰ میلی‌متر) است که امکان تولید ویفرها و قطعات نوری با بازده بالا را برای کاربردهای پیشرفته مانند اپیتاکسی GaN و پنجره‌های درجه نظامی فراهم می‌کند.
۲. چگالی نقص بسیار پایین: از طریق طراحی بهینه میدان حرارتی و کنترل دقیق گرادیان دما، چگالی نابجایی‌ها به کمتر از ۱۰۰ در سانتی‌متر مربع می‌رسد و یکپارچگی کریستالی عالی را برای دستگاه‌های اپتوالکترونیکی تضمین می‌کند.
۳. عملکرد نوری با کیفیت بالا: انتقال نور >۸۵٪ را در طیف‌های مرئی تا مادون قرمز (۴۰۰-۵۵۰۰ نانومتر) ارائه می‌دهد که برای پنجره‌های لیزر UV و اپتیک مادون قرمز بسیار مهم است.
۴. اتوماسیون پیشرفته: دارای مکانیزم‌های کشش سروو موتور (دقت ±۰.۰۱ میلی‌متر) و آب‌بندی‌های چرخشی سیال مغناطیسی (کنترل بدون وقفه ۰ تا ۳۰ دور در دقیقه)، که دخالت انسان را به حداقل می‌رساند و ثبات را افزایش می‌دهد.
۵. گزینه‌های انعطاف‌پذیر آلایش: از سفارشی‌سازی با آلایش‌هایی مانند Cr³⁰ (برای یاقوت) و Ti³⁰ (برای یاقوت کبود ستاره‌ای) پشتیبانی می‌کند و بازارهای خاص در الکترونیک نوری و جواهرات را پوشش می‌دهد.
۶. بهره‌وری انرژی: عایق حرارتی بهینه‌شده (بوته تنگستن-مولیبدن) مصرف انرژی را به ۸۰ تا ۱۲۰ کیلووات ساعت بر کیلوگرم کاهش می‌دهد که با روش‌های رشد جایگزین قابل رقابت است.
۷. تولید مقیاس‌پذیر: دستیابی به خروجی ماهانه بیش از ۵۰۰۰ ویفر با زمان چرخه سریع (۸ تا ۱۰ روز برای کریستال‌های ۳۰ تا ۴۰ کیلوگرمی)، که توسط بیش از ۲۰۰ نصب در سراسر جهان تأیید شده است.
...
۸. دوام در سطح نظامی: شامل طرح‌های مقاوم در برابر تشعشع و مواد مقاوم در برابر حرارت (مقاومت در برابر ۱۰¹⁶ n/cm²)، که برای کاربردهای هوافضا و هسته‌ای ضروری است.
این نوآوری‌ها، روش KY را به عنوان استاندارد طلایی برای تولید کریستال‌های یاقوت کبود با کارایی بالا تثبیت می‌کنند و پیشرفت‌هایی را در ارتباطات 5G، محاسبات کوانتومی و فناوری‌های دفاعی به ارمغان می‌آورند.
خدمات XKH
XKH راهکارهای جامع و آماده‌ای را برای سیستم‌های رشد کریستال یاقوت کبود ارائه می‌دهد که شامل نصب، بهینه‌سازی فرآیند و آموزش کارکنان برای اطمینان از یکپارچه‌سازی عملیاتی بدون نقص است. ما دستورالعمل‌های رشد از پیش تأیید شده (بیش از ۵۰ دستورالعمل) متناسب با نیازهای صنعتی متنوع ارائه می‌دهیم که به طور قابل توجهی زمان تحقیق و توسعه را برای مشتریان کاهش می‌دهد. برای کاربردهای تخصصی، خدمات توسعه سفارشی، امکان سفارشی‌سازی حفره (Φ200-400 میلی‌متر) و سیستم‌های آلایش پیشرفته (Cr/Ti/Ni) را فراهم می‌کند و از اجزای نوری با کارایی بالا و مواد مقاوم در برابر تابش پشتیبانی می‌کند.
خدمات ارزش افزوده شامل پردازش پس از رشد مانند برش، سنگ‌زنی و صیقل‌کاری است که با طیف کاملی از محصولات یاقوت کبود مانند ویفر، لوله و قطعات سنگ قیمتی تکمیل می‌شود. این پیشنهادات به بخش‌هایی از لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا هوافضا ارائه می‌شود. پشتیبانی فنی ما ضمانت 24 ماهه و تشخیص از راه دور در لحظه را تضمین می‌کند و حداقل زمان از کارافتادگی و بهره‌وری پایدار تولید را تضمین می‌کند.
