תנור גידול גבישי ספיר - שיטת קירופולוס של KY לייצור פרוסות ספיר וחלונות אופטיים
עקרון עבודה
העיקרון המרכזי של שיטת KY כולל התכת חומרי גלם Al₂O₃ בעלי טוהר גבוה בכור היתוך של טונגסטן/מוליבדן בטמפרטורה של 2050 מעלות צלזיוס. גביש זרעים יורד לתוך החומר המותך, ולאחר מכן מתבצעת משיכה מבוקרת (0.5-10 מ"מ/שעה) וסיבוב (0.5-20 סל"ד) כדי להשיג צמיחה כיוונית של גבישים יחידים α-Al₂O₃. המאפיינים העיקריים כוללים:
• גבישים גדולים (מקסימום Φ400 מ"מ × 500 מ"מ)
• ספיר ברמה אופטית נמוכה ללחץ (עיוות חזית גל <λ/8 @ 633 ננומטר)
• גבישים מסוממים (למשל, סימום Ti³⁰ עבור ספיר כוכבי)
רכיבי מערכת ליבה
1. מערכת התכה בטמפרטורה גבוהה
• כור היתוך מרוכב טונגסטן-מוליבדן (טמפרטורה מקסימלית 2300°C)
• תנור גרפיט רב-אזורי (בקרת טמפרטורה של ±0.5°C)
2. מערכת צמיחת גבישים
• מנגנון משיכה מונע סרוו (דיוק של ±0.01 מ"מ)
• אטם סיבובי נוזל מגנטי (וויסות מהירות ללא שלבים של 0-30 סל"ד)
3. בקרת שדה תרמי
• בקרת טמפרטורה עצמאית של 5 אזורים (1800–2200°C)
• מגן חום מתכוונן (שיפוע של ±2°C/cm)
• מערכת ואקום ואטמוספירה
• ואקום גבוה של 10⁻⁴ פאסל
• בקרת גז מעורב Ar/N₂/H₂
4. ניטור חכם
• ניטור קוטר גביש בזמן אמת באמצעות CCD
• גילוי רמת התכה רב-ספקטרלית
השוואה בין שיטות קנטאקי לציזי
| פרמטר | שיטת KY | שיטת CZ |
| גודל גביש מקסימלי | Φ400 מ"מ | Φ200 מ"מ |
| קצב צמיחה | 5–15 מ"מ/שעה | 20–50 מ"מ/שעה |
| צפיפות פגמים | <100/סמ"ר | 500–1000/סמ"ר |
| צריכת אנרגיה | 80–120 קוט"ש/ק"ג | 50–80 קוט"ש/ק"ג |
| יישומים אופייניים | חלונות אופטיים/ופלים גדולים | מצעי LED/תכשיטים |
יישומים מרכזיים
1. חלונות אופטואלקטרוניים
• כיפות אינפרא אדום צבאיות (עמידות העברה >85% ב-3–5 מיקרון)
• חלונות לייזר UV (עומדים בצפיפות הספק של 200 וואט/סמ"ר)
2. מצעים של מוליכים למחצה
• פרוסות אפיטקסיאליות של GaN (2–8 אינץ', TTV <10 מיקרומטר)
• מצעי SOI (חספוס פני השטח <0.2 ננומטר)
3. מוצרי אלקטרוניקה
• זכוכית כיסוי מצלמת הסמארטפון (קשיות מוס 9)
• צגי שעונים חכמים (שיפור עמידות בפני שריטות פי 10)
4. חומרים מיוחדים
• אופטיקה אינפרא אדום בעלת טוהר גבוה (מקדם ספיגה <10⁻³ cm⁻¹)
• חלונות תצפית של כור גרעיני (סבילות קרינה: 10¹⁶ ניוטון/סמ"ר)
יתרונות ציוד גידול גבישי ספיר מקירופולוס (KY)
ציוד גידול גבישי ספיר המבוסס על שיטת Kyropoulos (KY) מציע יתרונות טכניים שאין שני להם, וממצב אותו כפתרון חדשני לייצור בקנה מידה תעשייתי. היתרונות העיקריים כוללים:
1. יכולת בקוטר גדול: מסוגל לגדל גבישי ספיר בקוטר של עד 300 מ"מ (12 אינץ'), מה שמאפשר ייצור ופלים ורכיבים אופטיים בתפוקה גבוהה עבור יישומים מתקדמים כגון אפיטקסיה של GaN וחלונות ברמה צבאית.
2. צפיפות פגמים נמוכה במיוחד: משיג צפיפויות פריקה <100/cm² באמצעות תכנון שדה תרמי אופטימלי ובקרת גרדיאנט טמפרטורה מדויקת, מה שמבטיח שלמות גביש מעולה עבור התקנים אופטואלקטרוניים.
3. ביצועים אופטיים באיכות גבוהה: מספק העברה של >85% בספקטרום הנראה לאינפרא אדום (400-5500 ננומטר), קריטי עבור חלונות לייזר UV ואופטיקה אינפרא אדום.
4. אוטומציה מתקדמת: כוללת מנגנוני משיכה מונעי סרוו (דיוק של ±0.01 מ"מ) ואטמי נוזל סיבוביים מגנטיים (בקרה ללא שלבים של 0-30 סל"ד), הממזערים התערבות אנושית ומשפרים את העקביות.
5. אפשרויות גמישות של סימום: תומך בהתאמה אישית עם חומרים מסומנים כמו Cr³⁰ (לאודם) ו-Ti³⁰ (לספיר כוכבי), ופונה לשווקי נישה באופטואלקטרוניקה ותכשיטים.
6. יעילות אנרגטית: בידוד תרמי אופטימלי (כור היתוך טונגסטן-מוליבדן) מפחית את צריכת האנרגיה ל-80-120 קוט"ש/ק"ג, תחרותי עם שיטות גידול חלופיות.
7. ייצור ניתן להרחבה: משיג תפוקה חודשית של יותר מ-5,000 ופלים עם זמני מחזור מהירים (8-10 ימים לגבישים של 30-40 ק"ג), שאומת על ידי למעלה מ-200 התקנות ברחבי העולם.
8. עמידות ברמה צבאית: משלב עיצובים עמידים בפני קרינה וחומרים עמידים בחום (עומדים ב-10¹⁶ ניוטון/סמ"ר), חיוניים ליישומים בתחום התעופה והגרעין.
חידושים אלה מחזקים את שיטת KY כסטנדרט הזהב לייצור גבישי ספיר בעלי ביצועים גבוהים, ומניעים התקדמות בתקשורת 5G, מחשוב קוונטי וטכנולוגיות הגנה.
שירותי XKH
XKH מספקת פתרונות מקיפים למערכות גידול גבישי ספיר, הכוללים התקנה, אופטימיזציה של תהליכים והכשרת צוות על מנת להבטיח אינטגרציה תפעולית חלקה. אנו מספקים מתכוני גידול מאומתים מראש (50+) המותאמים לצרכים תעשייתיים מגוונים, ומפחיתים משמעותית את זמן המחקר והפיתוח עבור הלקוחות. עבור יישומים מיוחדים, שירותי פיתוח בהתאמה אישית מאפשרים התאמה אישית של חללים (Φ200-400 מ"מ) ומערכות סימום מתקדמות (Cr/Ti/Ni), התומכים ברכיבים אופטיים בעלי ביצועים גבוהים וחומרים עמידים בפני קרינה.
שירותי ערך מוסף כוללים עיבוד לאחר גידול כגון חיתוך, טחינה וליטוש, בתוספת מגוון מלא של מוצרי ספיר כמו פרוסות ספיר, צינורות ואבני חן. הצעות אלו פונות למגזרים, החל מאלקטרוניקה צרכנית ועד לחלל. התמיכה הטכנית שלנו מבטיחה אחריות ל-24 חודשים ואבחון מרחוק בזמן אמת, מה שמבטיח זמן השבתה מינימלי ויעילות ייצור מתמשכת.
