Forno de crescimento de cristal de safira KY Kyropoulos Método para produção de wafers de safira e janelas ópticas

Forno de crescimento de cristal de safira KY Kyropoulos Método para produção de wafer de safira e janela óptica Imagem em destaque

Descrição curta:

Este equipamento para crescimento de cristais de safira utiliza o método Kyropoulos (KY), líder internacional, projetado especificamente para o crescimento de monocristais de safira de grande diâmetro e baixo teor de defeitos. O método KY permite o controle preciso da extração dos cristais-semente, da velocidade de rotação e dos gradientes de temperatura, permitindo o crescimento de cristais de safira de até 300 mm de diâmetro em altas temperaturas (2000–2200 °C). Os sistemas com o método KY da XKH são amplamente utilizados na produção industrial de wafers de safira de plano C/A de 2 a 300 mm e janelas ópticas, atingindo uma produção mensal de 20 unidades. O equipamento suporta processos de dopagem (por exemplo, dopagem com Cr³⁰ para síntese de rubi) e proporciona qualidade cristalina com:

Densidade de deslocamento <100/cm²

Transmitância >85% @ 400–5500 nm

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Características

Princípio de funcionamento

O princípio básico do método KY envolve a fusão de matérias-primas de Al₂O₃ de alta pureza em um cadinho de tungstênio/molibdênio a 2050 °C. Um cristal semente é introduzido no fundido, seguido por retirada controlada (0,5–10 mm/h) e rotação (0,5–20 rpm) para obter o crescimento direcional de monocristais de α-Al₂O₃. As principais características incluem:

• Cristais de grande dimensão (máx. Φ400 mm × 500 mm)
• Safira de grau óptico de baixo estresse (distorção de frente de onda <λ/8 a 633 nm)
• Cristais dopados (por exemplo, dopagem de Ti³⁰ para safira estrela)

Componentes principais do sistema

1. Sistema de fusão de alta temperatura
• Cadinho composto de tungstênio-molibdênio (temperatura máx. 2300°C)
• Aquecedor de grafite multizona (controle de temperatura de ±0,5°C)

2. Sistema de Crescimento de Cristais
• Mecanismo de tração servo-acionado (precisão de ±0,01 mm)
• Selo rotativo de fluido magnético (regulação de velocidade contínua de 0–30 rpm)

3. Controle de campo térmico
• Controle de temperatura independente de 5 zonas (1800–2200°C)
• Escudo térmico ajustável (gradiente de ±2°C/cm)
• Sistema de Vácuo e Atmosfera
• 10⁻⁴ Pa de alto vácuo
• Controle de gás misto Ar/N₂/H₂

4. Monitoramento Inteligente
• Monitoramento do diâmetro do cristal CCD em tempo real
• Detecção multiespectral do nível de fusão

Comparação dos métodos KY vs. CZ

Parâmetro	Método KY	Método CZ
Tamanho máximo do cristal	Φ400 mm	Φ200 mm
Taxa de crescimento	5–15 mm/h	20–50 mm/h
Densidade de defeitos	<100/cm²	500–1000/cm²
Consumo de energia	80–120 kWh/kg	50–80 kWh/kg
Aplicações típicas	Janelas ópticas/wafers grandes	Substratos/joias de LED

Principais aplicações

1. Janelas Optoeletrônicas
• Domos IR militares (transmitância >85%@3–5 μm)
• Janelas de laser UV (suportam densidade de potência de 200 W/cm²)

2. Substratos semicondutores
• Wafers epitaxiais de GaN (2–8 polegadas, TTV <10 μm)
• Substratos SOI (rugosidade superficial <0,2 nm)

3. Eletrônicos de consumo
• Vidro de cobertura da câmera do smartphone (dureza Mohs 9)
• Telas de smartwatch (melhoria de 10× na resistência a arranhões)

4. Materiais Especializados
• Óptica IR de alta pureza (coeficiente de absorção <10⁻³ cm⁻¹)
• Janelas de observação do reator nuclear (tolerância à radiação: 10¹⁶ n/cm²)

Vantagens do equipamento de crescimento de cristal de safira Kyropoulos (KY)

O equipamento de crescimento de cristais de safira baseado no método Kyropoulos (KY) oferece vantagens técnicas incomparáveis, posicionando-o como uma solução de ponta para produção em escala industrial. Os principais benefícios incluem:

1. Capacidade de grande diâmetro: capaz de produzir cristais de safira de até 300 mm (12 polegadas) de diâmetro, permitindo a produção de alto rendimento de wafers e componentes ópticos para aplicações avançadas, como epitaxia de GaN e janelas de nível militar.

2. Densidade de defeitos ultrabaixa: atinge densidades de deslocamento <100/cm² por meio de design de campo térmico otimizado e controle preciso do gradiente de temperatura, garantindo integridade de cristal superior para dispositivos optoeletrônicos.

3. Desempenho óptico de alta qualidade: oferece transmitância >85% em espectros do visível ao infravermelho (400–5500 nm), essencial para janelas de laser UV e óptica infravermelha.

4. Automação avançada: possui mecanismos de tração servoacionados (precisão de ±0,01 mm) e vedações rotativas de fluido magnético (controle contínuo de 0–30 rpm), minimizando a intervenção humana e melhorando a consistência.

5. Opções de dopagem flexíveis: suporta personalização com dopantes como Cr³⁰ (para rubi) e Ti³⁰ (para safira estrela), atendendo a nichos de mercado em optoeletrônica e joias.

6. Eficiência energética: o isolamento térmico otimizado (cadinho de tungstênio-molibdênio) reduz o consumo de energia para 80–120 kWh/kg, competitivo com métodos alternativos de crescimento.

7. Produção escalável: atinge uma produção mensal de mais de 5.000 wafers com tempos de ciclo rápidos (8 a 10 dias para cristais de 30 a 40 kg), validado por mais de 200 instalações globais.

8. Durabilidade de nível militar: incorpora designs resistentes à radiação e materiais resistentes ao calor (suportam 10¹⁶ n/cm²), essenciais para aplicações aeroespaciais e nucleares.
Essas inovações consolidam o método KY como o padrão ouro para a produção de cristais de safira de alto desempenho, impulsionando avanços em comunicações 5G, computação quântica e tecnologias de defesa.

Serviços XKH

A XKH fornece soluções completas e prontas para uso para sistemas de crescimento de cristais de safira, abrangendo instalação, otimização de processos e treinamento de pessoal para garantir uma integração operacional perfeita. Fornecemos receitas de crescimento pré-validadas (mais de 50) adaptadas às diversas necessidades industriais, reduzindo significativamente o tempo de P&D para os clientes. Para aplicações especializadas, os serviços de desenvolvimento personalizado permitem a personalização de cavidades (Φ200–400 mm) e sistemas avançados de dopagem (Cr/Ti/Ni), suportando componentes ópticos de alto desempenho e materiais resistentes à radiação.

Os serviços de valor agregado incluem processamento pós-crescimento, como fatiamento, retificação e polimento, complementados por uma gama completa de produtos de safira, como wafers, tubos e blocos de pedras preciosas. Essas ofertas atendem a setores que vão da eletrônica de consumo à aeroespacial. Nosso suporte técnico garante 24 meses de garantia e diagnóstico remoto em tempo real, garantindo tempo de inatividade mínimo e eficiência de produção sustentada.