فرن نمو بلورات الياقوت، كنتاكي، طريقة كيروبولوس لإنتاج رقائق الياقوت والنوافذ البصرية
مبدأ العمل
يعتمد المبدأ الأساسي لطريقة KY على صهر مواد خام Al₂O₃ عالية النقاء في بوتقة من التنغستن/الموليبدينوم عند درجة حرارة 2050 درجة مئوية. تُغمس بلورة بذرة في المصهور، ثم تُسحب بتحكم (0.5-10 مم/ساعة) وتدور (0.5-20 دورة في الدقيقة) لتحقيق نمو اتجاهي لبلورات α-Al₂O₃ المفردة. تشمل الميزات الرئيسية ما يلي:
• بلورات ذات أبعاد كبيرة (بحد أقصى Φ400 مم × 500 مم)
• ياقوت بصري منخفض الإجهاد (تشوه الموجة الأمامية <λ/8 عند 633 نانومتر)
• بلورات مشوبة (على سبيل المثال، التشويب بـ Ti³⁰ للياقوت النجمي)
مكونات النظام الأساسية
1. نظام الذوبان عالي الحرارة
• بوتقة مركبة من التنغستن والموليبدينوم (أقصى درجة حرارة 2300 درجة مئوية)
• سخان جرافيت متعدد المناطق (التحكم في درجة الحرارة ±0.5 درجة مئوية)
2. نظام نمو البلورات
• آلية سحب تعمل بمحرك سيرفو (دقة ±0.01 مم)
• ختم دوار للسوائل المغناطيسية (تنظيم السرعة بدون خطوات من 0 إلى 30 دورة في الدقيقة)
3. التحكم في المجال الحراري
• التحكم في درجة الحرارة بشكل مستقل في 5 مناطق (1800-2200 درجة مئوية)
• درع حراري قابل للتعديل (تدرج ±2 درجة مئوية/سم)
• نظام الفراغ والجو
• 10⁻⁴ باسكال فراغ عالي
• التحكم في الغاز المختلط Ar/N₂/H₂
4. المراقبة الذكية
• مراقبة قطر البلورة في الوقت الفعلي باستخدام CCD
• الكشف عن مستوى الذوبان متعدد الأطياف
مقارنة بين طريقة KY وطريقة CZ
| المعلمة | طريقة كي واي | طريقة CZ |
| الحد الأقصى لحجم البلورة | Φ400 مم | Φ200 مم |
| معدل النمو | 5–15 ملم/ساعة | 20–50 ملم/ساعة |
| كثافة العيوب | <100/سم² | 500–1000/سم² |
| استهلاك الطاقة | 80–120 كيلوواط ساعة/كجم | 50–80 كيلوواط ساعة/كجم |
| التطبيقات النموذجية | النوافذ البصرية/الرقائق الكبيرة | ركائز/مجوهرات LED |
التطبيقات الرئيسية
1. النوافذ البصرية الإلكترونية
• قباب الأشعة تحت الحمراء العسكرية (نفاذية >85% عند 3–5 ميكرومتر)
• نوافذ ليزر الأشعة فوق البنفسجية (تتحمل كثافة طاقة 200 واط/سم²)
2. ركائز أشباه الموصلات
• رقائق GaN الطلائية (2-8 بوصة، TTV <10 ميكرومتر)
• ركائز SOI (خشونة السطح <0.2 نانومتر)
3. الإلكترونيات الاستهلاكية
• غطاء زجاجي لكاميرا الهاتف الذكي (صلابة موس 9)
• شاشات الساعات الذكية (تحسين مقاومة الخدش بمقدار 10 أضعاف)
4. المواد المتخصصة
• بصريات الأشعة تحت الحمراء عالية النقاء (معامل الامتصاص <10⁻³ سم⁻¹)
• نوافذ مراقبة المفاعل النووي (التسامح الإشعاعي: 10¹⁶ نيوتن/سم²)
مزايا جهاز نمو بلورات الياقوت في كيروبولوس (KY)
يوفر جهاز نمو بلورات الياقوت، القائم على طريقة كيروبولوس (KY)، مزايا تقنية لا مثيل لها، مما يجعله حلاً متطورًا للإنتاج على نطاق صناعي. ومن أهم هذه المزايا:
1. القدرة على القطر الكبير: القدرة على زراعة بلورات الياقوت التي يصل قطرها إلى 12 بوصة (300 مم)، مما يتيح إنتاجًا عالي الإنتاجية للرقائق والمكونات البصرية للتطبيقات المتقدمة مثل طبقة GaN والنوافذ ذات الدرجة العسكرية.
2. كثافة عيوب منخفضة للغاية: يتم تحقيق كثافات خلع <100/سم² من خلال تصميم المجال الحراري الأمثل والتحكم الدقيق في تدرج درجة الحرارة، مما يضمن سلامة البلورة الفائقة للأجهزة الإلكترونية البصرية.
3. أداء بصري عالي الجودة: يوفر نفاذية> 85٪ عبر الأطياف المرئية إلى الأشعة تحت الحمراء (400-5500 نانومتر)، وهو أمر بالغ الأهمية لنوافذ الليزر فوق البنفسجية والبصريات تحت الحمراء.
4. الأتمتة المتقدمة: تتميز بآليات سحب تعمل بمحرك مؤازر (دقة ± 0.01 مم) وأختام دوارة للسوائل المغناطيسية (تحكم مستمر من 0 إلى 30 دورة في الدقيقة)، مما يقلل من التدخل البشري ويعزز الاتساق.
5. خيارات التنشيط المرنة: تدعم التخصيص باستخدام مواد تنشيط مثل Cr³⁰ (للياقوت) وTi³⁰ (للياقوت النجمي)، وتلبي احتياجات الأسواق المتخصصة في الإلكترونيات البصرية والمجوهرات.
6. كفاءة الطاقة: يعمل العزل الحراري الأمثل (بوتقة التنغستن والموليبدينوم) على تقليل استهلاك الطاقة إلى 80-120 كيلوواط ساعة/كجم، وهو ما ينافس طرق النمو البديلة.
7. الإنتاج القابل للتطوير: يحقق إنتاجًا شهريًا يزيد عن 5000 رقاقة بأوقات دورة سريعة (8-10 أيام لبلورات 30-40 كجم)، تم التحقق من صحتها من خلال أكثر من 200 منشأة عالمية.
8. متانة من الدرجة العسكرية: تتضمن تصميمات مقاومة للإشعاع ومواد مقاومة للحرارة (تتحمل 10¹⁶ نيوتن/سم²)، وهي ضرورية للتطبيقات الفضائية والنووية.
تعمل هذه الابتكارات على تعزيز طريقة KY باعتبارها المعيار الذهبي لإنتاج بلورات الياقوت عالية الأداء، مما يؤدي إلى تقدم في مجال اتصالات الجيل الخامس، والحوسبة الكمومية، وتقنيات الدفاع.
خدمات XKH
تقدم XKH حلولاً شاملة وجاهزة للاستخدام لأنظمة نمو بلورات الياقوت، تشمل التركيب، وتحسين العمليات، وتدريب الموظفين لضمان تكامل تشغيلي سلس. نقدم وصفات نمو معتمدة مسبقًا (أكثر من 50 وصفة) مصممة خصيصًا لتلبية احتياجات صناعية متنوعة، مما يقلل بشكل كبير من وقت البحث والتطوير للعملاء. بالنسبة للتطبيقات المتخصصة، تتيح خدمات التطوير المخصصة تخصيص التجاويف (Φ200-400 مم) وأنظمة التطعيم المتقدمة (Cr/Ti/Ni)، مما يدعم المكونات البصرية عالية الأداء والمواد المقاومة للإشعاع.
تشمل خدماتنا ذات القيمة المضافة عمليات المعالجة بعد النمو، مثل التقطيع والطحن والتلميع، بالإضافة إلى مجموعة كاملة من منتجات الياقوت، مثل الرقائق والأنابيب وقطع الأحجار الكريمة. تلبي هذه العروض احتياجات قطاعات متنوعة، من الإلكترونيات الاستهلاكية إلى صناعة الطيران والفضاء. يضمن دعمنا الفني ضمانًا لمدة 24 شهرًا وتشخيصًا فوريًا عن بُعد، مما يضمن الحد الأدنى من التوقف وكفاءة إنتاج مستدامة.
