2 అంగుళాల-12 అంగుళాల నీలమణి పొరలను ఉత్పత్తి చేయడానికి నీలమణి ఇంగోట్ గ్రోత్ పరికరాలు క్జోక్రాల్స్కీ CZ పద్ధతి
పని సూత్రం
CZ పద్ధతి క్రింది దశల ద్వారా పనిచేస్తుంది:
1. కరిగించే ముడి పదార్థాలు: అధిక-స్వచ్ఛత Al₂O₃ (స్వచ్ఛత >99.999%) 2050–2100°C వద్ద ఇరిడియం క్రూసిబుల్లో కరిగించబడుతుంది.
2. విత్తన స్ఫటికం పరిచయం: ఒక విత్తన స్ఫటికాన్ని కరిగే పదార్థంలోకి దించి, ఆ తర్వాత వేగంగా లాగడం ద్వారా మెడను ఏర్పరచి (వ్యాసం <1 మిమీ) తొలగుటలను తొలగిస్తారు.
3. భుజం నిర్మాణం మరియు బల్క్ గ్రోత్: లాగడం వేగం 0.2–1 మిమీ/గంకు తగ్గించబడుతుంది, క్రమంగా క్రిస్టల్ వ్యాసాన్ని లక్ష్య పరిమాణానికి (ఉదా., 4–12 అంగుళాలు) విస్తరిస్తుంది.
4. ఎనియలింగ్ మరియు శీతలీకరణ: ఉష్ణ ఒత్తిడి వల్ల కలిగే పగుళ్లను తగ్గించడానికి క్రిస్టల్ను 0.1–0.5°C/నిమిషానికి చల్లబరుస్తారు.
5. అనుకూలమైన క్రిస్టల్ రకాలు:
ఎలక్ట్రానిక్ గ్రేడ్: సెమీకండక్టర్ సబ్స్ట్రేట్లు (TTV <5 μm)
ఆప్టికల్ గ్రేడ్: UV లేజర్ విండోస్ (ట్రాన్స్మిటెన్స్ >90%@200 nm)
డోప్ చేయబడిన రకాలు: రూబీ (Cr³⁺ గాఢత 0.01–0.5 wt.%), నీలి నీలమణి గొట్టాలు
కోర్ సిస్టమ్ భాగాలు
1. ద్రవీభవన వ్యవస్థ
ఇరిడియం క్రూసిబుల్: 2300°C వరకు నిరోధకత, తుప్పు నిరోధకత, పెద్ద కరుగుదలకు (100–400 కిలోలు) అనుకూలంగా ఉంటుంది.
ఇండక్షన్ హీటింగ్ ఫర్నేస్: మల్టీ-జోన్ స్వతంత్ర ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ (±0.5°C), ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన థర్మల్ గ్రేడియంట్లు.
2. లాగడం మరియు భ్రమణ వ్యవస్థ
హై-ప్రెసిషన్ సర్వో మోటార్: పుల్లింగ్ రిజల్యూషన్ 0.01 మిమీ/గం, భ్రమణ కేంద్రీకరణ <0.01 మిమీ.
మాగ్నెటిక్ ఫ్లూయిడ్ సీల్: నిరంతర పెరుగుదలకు నాన్-కాంటాక్ట్ ట్రాన్స్మిషన్ (>72 గంటలు).
3. థర్మల్ కంట్రోల్ సిస్టమ్
PID క్లోజ్డ్-లూప్ కంట్రోల్: థర్మల్ ఫీల్డ్ను స్థిరీకరించడానికి రియల్-టైమ్ పవర్ సర్దుబాటు (50–200 kW).
జడ వాయువు రక్షణ: ఆక్సీకరణను నిరోధించడానికి Ar/N₂ మిశ్రమం (99.999% స్వచ్ఛత).
4. ఆటోమేషన్ మరియు పర్యవేక్షణ
CCD డయామీటర్ మానిటరింగ్: రియల్-టైమ్ ఫీడ్బ్యాక్ (ఖచ్చితత్వం ± 0.01 మిమీ).
ఇన్ఫ్రారెడ్ థర్మోగ్రఫీ: ఘన-ద్రవ ఇంటర్ఫేస్ పదనిర్మాణ శాస్త్రాన్ని పర్యవేక్షిస్తుంది.
CZ vs. KY పద్ధతి పోలిక
పరామితి | CZ పద్ధతి | KY పద్ధతి |
గరిష్ట క్రిస్టల్ పరిమాణం | 12 అంగుళాలు (300 మిమీ) | 400 మిమీ (పియర్ ఆకారపు ఇంగోట్) |
లోపం సాంద్రత | <100/సెం.మీ² | <50/సెం.మీ² |
వృద్ధి రేటు | 0.5–5 మి.మీ/గం | 0.1–2 మి.మీ/గం |
శక్తి వినియోగం | 50–80 కిలోవాట్/కిలో | 80–120 కిలోవాట్/కిలో |
అప్లికేషన్లు | LED సబ్స్ట్రేట్లు, GaN ఎపిటాక్సీ | ఆప్టికల్ కిటికీలు, పెద్ద కడ్డీలు |
ఖర్చు | మితమైన (అధిక పరికరాల పెట్టుబడి) | అధిక (సంక్లిష్ట ప్రక్రియ) |
కీలక అనువర్తనాలు
1. సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ
GaN ఎపిటాక్సియల్ సబ్స్ట్రేట్లు: మైక్రో-LEDలు మరియు లేజర్ డయోడ్ల కోసం 2–8-అంగుళాల వేఫర్లు (TTV <10 μm).
SOI వేఫర్లు: 3D-ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్ల కోసం ఉపరితల కరుకుదనం <0.2 nm.
2. ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్
UV లేజర్ విండోస్: లితోగ్రఫీ ఆప్టిక్స్ కోసం 200 W/cm² పవర్ డెన్సిటీని తట్టుకుంటాయి.
ఇన్ఫ్రారెడ్ భాగాలు: థర్మల్ ఇమేజింగ్ కోసం శోషణ గుణకం <10⁻³ సెం.మీ⁻¹.
3. కన్స్యూమర్ ఎలక్ట్రానిక్స్
స్మార్ట్ఫోన్ కెమెరా కవర్లు: మోహ్స్ కాఠిన్యం 9, 10× స్క్రాచ్ రెసిస్టెన్స్ మెరుగుదల.
స్మార్ట్వాచ్ డిస్ప్లేలు: మందం 0.3–0.5 మిమీ, ప్రసరణ సామర్థ్యం >92%.
4. రక్షణ మరియు అంతరిక్ష రంగం
న్యూక్లియర్ రియాక్టర్ విండోలు: 10¹⁶ n/cm² వరకు రేడియేషన్ను తట్టుకునే సామర్థ్యం.
హై-పవర్ లేజర్ అద్దాలు: థర్మల్ డిఫార్మేషన్ <λ/20@1064 nm.
XKH సేవలు
1. పరికరాల అనుకూలీకరణ
స్కేలబుల్ చాంబర్ డిజైన్: 2–12-అంగుళాల వేఫర్ ఉత్పత్తికి Φ200–400 mm కాన్ఫిగరేషన్లు.
డోపింగ్ ఫ్లెక్సిబిలిటీ: అనుకూలీకరించిన ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాల కోసం అరుదైన-భూమి (Er/Yb) మరియు పరివర్తన-లోహం (Ti/Cr) డోపింగ్కు మద్దతు ఇస్తుంది.
2. ఎండ్-టు-ఎండ్ సపోర్ట్
ప్రాసెస్ ఆప్టిమైజేషన్: LED, RF పరికరాలు మరియు రేడియేషన్-హార్డెన్డ్ కాంపోనెంట్ల కోసం ప్రీ-వాలిడేటెడ్ వంటకాలు (50+).
గ్లోబల్ సర్వీస్ నెట్వర్క్: 24 నెలల వారంటీతో 24/7 రిమోట్ డయాగ్నస్టిక్స్ మరియు ఆన్-సైట్ నిర్వహణ.
3. డౌన్స్ట్రీమ్ ప్రాసెసింగ్
వేఫర్ ఫ్యాబ్రికేషన్: 2–12-అంగుళాల వేఫర్ల (C/A-ప్లేన్) కోసం ముక్కలు చేయడం, గ్రైండింగ్ చేయడం మరియు పాలిషింగ్ చేయడం.
విలువ ఆధారిత ఉత్పత్తులు:
ఆప్టికల్ భాగాలు: UV/IR కిటికీలు (0.5–50 మిమీ మందం).
ఆభరణాల-గ్రేడ్ పదార్థాలు: Cr³⁺ రూబీ (GIA-సర్టిఫైడ్), Ti³⁺ స్టార్ నీలమణి.
4. సాంకేతిక నాయకత్వం
సర్టిఫికేషన్లు: EMI-కంప్లైంట్ వేఫర్లు.
పేటెంట్లు: CZ పద్ధతి ఆవిష్కరణలో ప్రధాన పేటెంట్లు.
ముగింపు
CZ పద్ధతి పరికరాలు లార్జ్-డైమెన్షన్ అనుకూలత, అల్ట్రా-తక్కువ లోప రేట్లు మరియు అధిక ప్రక్రియ స్థిరత్వాన్ని అందిస్తాయి, ఇది LED, సెమీకండక్టర్ మరియు రక్షణ అనువర్తనాలకు పరిశ్రమ బెంచ్మార్క్గా మారుతుంది. XKH పరికరాల విస్తరణ నుండి వృద్ధి తర్వాత ప్రాసెసింగ్ వరకు సమగ్ర మద్దతును అందిస్తుంది, క్లయింట్లు ఖర్చు-సమర్థవంతమైన, అధిక-పనితీరు గల నీలమణి క్రిస్టల్ ఉత్పత్తిని సాధించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.

