Թարմ աճեցված միայնակ բյուրեղներ

Միաբյուրեղները բնույթով հազվադեպ են, և նույնիսկ երբ դրանք հանդիպում են, դրանք սովորաբար շատ փոքր են՝ սովորաբար միլիմետրային (մմ) մասշտաբով, և դժվար է ձեռք բերել: Հաղորդված ադամանդները, զմրուխտները, ագատները և այլն, որպես կանոն, չեն մտնում շուկայական շրջանառության մեջ, առավել ևս արդյունաբերական կիրառություններում. դրանց մեծ մասը ցուցադրվում է թանգարաններում՝ ցուցահանդեսի համար: Այնուամենայնիվ, որոշ միաբյուրեղներ ունեն զգալի արդյունաբերական արժեք, ինչպիսիք են ինտեգրալ սխեմաների արդյունաբերության մեջ միաբյուրեղային սիլիցիումը, օպտիկական ոսպնյակներում սովորաբար օգտագործվող շափյուղան և սիլիցիումի կարբիդը, որը թափ է հավաքում երրորդ սերնդի կիսահաղորդիչներում: Այս միաբյուրեղները արդյունաբերական եղանակով զանգվածային արտադրության ունակությունը ոչ միայն ներկայացնում է արդյունաբերական և գիտական ​​տեխնոլոգիաների ուժը, այլև հարստության խորհրդանիշ է: Արդյունաբերությունում միաբյուրեղների արտադրության հիմնական պահանջը մեծ չափսն է, քանի որ դա ծախսերի ավելի արդյունավետ կրճատման բանալին է: Ստորև ներկայացված են շուկայում հաճախ հանդիպող միաբյուրեղներից մի քանիսը.

1. Սապֆիրային միաբյուրեղ
Սապֆիրի միաբյուրեղը վերաբերում է α-Al₂O₃-ին, որն ունի վեցանկյուն բյուրեղային համակարգ, 9 Մոհսի կարծրություն և կայուն քիմիական հատկություններ։ Այն անլուծելի է թթվային կամ ալկալային քայքայիչ հեղուկներում, դիմացկուն է բարձր ջերմաստիճաններին և ցուցաբերում է գերազանց լույսի թափանցելիություն, ջերմահաղորդականություն և էլեկտրական մեկուսացում։

Եթե ​​բյուրեղի մեջ Al իոնները փոխարինվեն Ti և Fe իոններով, բյուրեղը կունենա կապույտ տեսք և կկոչվի շափյուղա։ Եթե փոխարինվի Cr իոններով, այն կունենա կարմիր տեսք և կկոչվի ռուբին։ Սակայն արդյունաբերական շափյուղան մաքուր α-Al₂O₃ է, անգույն և թափանցիկ, առանց խառնուրդների։

Արդյունաբերական շափյուղան սովորաբար լինում է վաֆլիի տեսքով՝ 400–700 մկմ հաստությամբ և 4–8 դյույմ տրամագծով։ Սրանք հայտնի են որպես վաֆլի և կտրվում են բյուրեղյա ձուլակտորներից։ Ստորև ներկայացված է միաբյուրեղյա վառարանից նոր քաշված ձուլակտոր, որը դեռևս չի հղկվել կամ կտրվել։

2018 թվականին Ներքին Մոնղոլիայում գտնվող Jinghui Electronic Company-ն հաջողությամբ աճեցրեց աշխարհի ամենամեծ՝ 450 կգ կշռող գերմեծ չափի շափյուղայի բյուրեղը: Նախկինում աշխարհում ամենամեծ շափյուղայի բյուրեղը Ռուսաստանում արտադրված 350 կգ կշռող բյուրեղն էր: Ինչպես երևում է պատկերում, այս բյուրեղն ունի կանոնավոր ձև, լիովին թափանցիկ է, զերծ է ճաքերից և հատիկավոր սահմաններից, և ունի քիչ փուչիկներ:

2. Միաբյուրեղային սիլիցիում
Ներկայումս ինտեգրալ սխեմաների չիպերի համար օգտագործվող միաբյուրեղային սիլիցիումը ունի 99.9999999%-ից մինչև 99.99999999% մաքրություն (9–11 իններ), և 420 կգ քաշով սիլիցիումի ձուլակտորը պետք է պահպանի ադամանդանման կատարյալ կառուցվածք։ Բնության մեջ նույնիսկ մեկ կարատ (200 մգ) ադամանդը համեմատաբար հազվադեպ է հանդիպում։

Միաբյուրեղային սիլիցիումային ձուլակտորների համաշխարհային արտադրությունը գերակշռում են հինգ խոշոր ընկերություններ՝ ճապոնական Shin-Etsu-ն (28.0%), ճապոնական SUMCO-ն (21.9%), թայվանական GlobalWafers-ը (15.1%), հարավկորեական SK Siltron-ը (11.6%) և գերմանական Siltron-ը (11.3%): Նույնիսկ մայրցամաքային Չինաստանի ամենամեծ կիսահաղորդչային թիթեղների արտադրող NSIG-ը զբաղեցնում է շուկայի միայն մոտ 2.3%-ը: Այնուամենայնիվ, որպես նորեկ, նրա ներուժը չպետք է թերագնահատել: 2024 թվականին NSIG-ը նախատեսում է ներդրումներ կատարել ինտեգրալ սխեմաների համար 300 մմ սիլիցիումային թիթեղների արտադրության արդիականացման նախագծում, որի ընդհանուր ներդրումը գնահատվում է 13.2 միլիարդ իեն:

Որպես չիպերի հումք, բարձր մաքրության միաբյուրեղային սիլիցիումային ձուլակտորները զարգանում են 6 դյույմից մինչև 12 դյույմ տրամագիծ: Առաջատար միջազգային չիպերի ձուլարանները, ինչպիսիք են TSMC-ն և GlobalFoundries-ը, չիպեր են պատրաստում 12 դյույմանոց սիլիցիումային վաֆլերից՝ դրանք դարձնելով շուկայի հիմնական մաս, մինչդեռ 8 ​​դյույմանոց վաֆլերները աստիճանաբար դուրս են գալիս շրջանառությունից: Տեղական առաջատար SMIC-ը դեռևս հիմնականում օգտագործում է 6 դյույմանոց վաֆլեր: Ներկայումս միայն Ճապոնիայի SUMCO-ն կարող է արտադրել բարձր մաքրության 12 դյույմանոց վաֆլերային հիմքեր:

3. Գալիումի արսենիդ
Գալիումի արսենիդի (GaAs) թիթեղները կարևոր կիսահաղորդչային նյութ են, և դրանց չափը կարևոր պարամետր է պատրաստման գործընթացում։

Ներկայումս GaAs վաֆլիները սովորաբար արտադրվում են 2 դյույմ, 3 դյույմ, 4 դյույմ, 6 դյույմ, 8 դյույմ և 12 դյույմ չափսերով: Դրանց մեջ 6 դյույմանոց վաֆլիները ամենատարածված չափսերից են:

Հորիզոնական Բրիջմանի (HB) մեթոդով աճեցված միաբյուրեղների առավելագույն տրամագիծը սովորաբար 3 դյույմ է, մինչդեռ հեղուկ-կապսուլացված Չոչրալսկիի (LEC) մեթոդը կարող է ստանալ մինչև 12 դյույմ տրամագծով միաբյուրեղներ: Այնուամենայնիվ, LEC-ի աճեցումը պահանջում է սարքավորումների բարձր ծախսեր և առաջացնում է անհամասեռություն և բարձր դիսլոկացիայի խտություն ունեցող բյուրեղներ: Ուղղահայաց գրադիենտային սառեցման (VGF) և ուղղահայաց Բրիջմանի (VB) մեթոդները ներկայումս կարող են ստանալ մինչև 8 դյույմ տրամագծով միաբյուրեղներ՝ համեմատաբար միատարր կառուցվածքով և ավելի ցածր դիսլոկացիայի խտությամբ:

4 և 6 դյույմանոց կիսամեկուսիչ GaAs հղկված թիթեղների արտադրության տեխնոլոգիան հիմնականում տիրապետում են երեք ընկերություններ՝ ճապոնական Sumitomo Electric Industries-ը, գերմանական Freiberger Compound Materials-ը և ամերիկյան AXT-ը: 2015 թվականի դրությամբ 6 դյույմանոց հիմքերն արդեն կազմում էին շուկայի ավելի քան 90%-ը:

2019 թվականին GaAs հիմքերի համաշխարհային շուկայում գերիշխում էին Freiberger-ը, Sumitomo-ն և Beijing Tongmei-ն՝ համապատասխանաբար 28%, 21% և 13% շուկայական մասնաբաժիններով: Yole խորհրդատվական ընկերության գնահատականների համաձայն՝ GaAs հիմքերի համաշխարհային վաճառքը (վերածված 2 դյույմանոց համարժեքների) 2019 թվականին հասել է մոտավորապես 20 միլիոն հատի և կանխատեսվում է, որ մինչև 2025 թվականը կգերազանցի 35 միլիոն հատը: GaAs հիմքերի համաշխարհային շուկան 2019 թվականին գնահատվել է մոտ 200 միլիոն դոլար և կանխատեսվում է, որ մինչև 2025 թվականը կհասնի 348 միլիոն դոլարի, իսկ 2019-2025 թվականներին՝ 9.67% բարդ տարեկան աճի տեմպով (CAGR):

4. Սիլիցիումի կարբիդային միաբյուրեղ
Ներկայումս շուկան կարող է լիովին աջակցել 2 և 3 դյույմ տրամագծով սիլիցիումի կարբիդի (SiC) միաբյուրեղների աճին: Շատ ընկերություններ հայտնել են 4 դյույմանոց 4H տիպի SiC միաբյուրեղների հաջող աճի մասին, ինչը նշանավորում է Չինաստանի կողմից SiC բյուրեղների աճեցման տեխնոլոգիայի համաշխարհային մակարդակի նվաճումը: Այնուամենայնիվ, մինչև առևտրայնացումը դեռևս կա զգալի բաց:

Ընդհանուր առմամբ, հեղուկ ֆազային մեթոդներով աճեցված SiC ձուլակտորները համեմատաբար փոքր են՝ սանտիմետրերի հաստությամբ։ Սա նաև SiC թիթեղների բարձր գնի պատճառ է։

XKH-ը մասնագիտանում է կիսահաղորդչային հիմնական նյութերի, այդ թվում՝ շափյուղայի, սիլիցիումի կարբիդի (SiC), սիլիցիումային վաֆլիների և կերամիկայի հետազոտությունների, զարգացման և անհատականացված մշակման մեջ՝ ընդգրկելով ամբողջ արժեքային շղթան՝ բյուրեղների աճեցումից մինչև ճշգրիտ մեքենայացում: Օգտագործելով ինտեգրված արդյունաբերական հնարավորությունները, մենք մատակարարում ենք բարձր արդյունավետությամբ շափյուղային վաֆլիներ, սիլիցիումի կարբիդային հիմքեր և գերբարձր մաքրության սիլիցիումային վաֆլիներ, որոնք ապահովվում են անհատականացված լուծումներով, ինչպիսիք են անհատական ​​կտրումը, մակերեսային ծածկույթը և բարդ երկրաչափության արտադրությունը՝ լազերային համակարգերի, կիսահաղորդչային արտադրության և վերականգնվող էներգիայի կիրառությունների ծայրահեղ շրջակա միջավայրի պահանջները բավարարելու համար:

Հետևելով որակի չափանիշներին՝ մեր արտադրանքը բնութագրվում է միկրոնային մակարդակի ճշգրտությամբ, >1500°C ջերմային կայունությամբ և կոռոզիոն դիմադրողականության բարձր մակարդակով՝ ապահովելով հուսալիություն դժվար շահագործման պայմաններում: Բացի այդ, մենք մատակարարում ենք քվարցային հիմքեր, մետաղական/ոչ մետաղական նյութեր և այլ կիսահաղորդչային կարգի բաղադրիչներ, որոնք հնարավորություն են տալիս անխափան անցում կատարել նախատիպերի ստեղծումից զանգվածային արտադրության՝ տարբեր ոլորտների հաճախորդների համար: