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合肥代孕公司_LED蓝宝石基板生长方法介绍

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蓝宝石是制作芯片的重要原料,占LED芯片原料费的10%。蓝宝石是指非红色的氧化铝(Al2O3)。含有杂质的蓝宝石很早以前就被作为宝石,由于其具有多种光学、机械、电气、热以及化学特性,因此还被广泛应用于工业等多种领域,而且应用范围仍在不断扩大之中。其中,能够合成制造出蓝宝石更是意义重大。蓝宝石的主要用途包括led和LED底板。

  蓝宝石芯材(Core)和坯料(Blank)由商品变身为“战略性材料”,大量的蓝宝石生产商时隔数年又重新掌握了定价以有着灯饰之都的古镇为例,其公司达数万家,而这其间中小公司就占了90%%u4EE5上,特别是小公司,的主导权。而且,他们可以将价格设定为能够最大限度获取利润的水平。其结果是,蓝宝石晶圆的美国国内售价超出我们的预想,上涨到了30美元,现金交易市场上的价格更是超过了30 美元。很多加工蓝宝石的企业和LED厂商为确保产能已经预付了货款,目的是防止生产线停工。

  生产蓝宝石晶棒的工艺主要有泡生法(KY法、凯氏长晶法)、提拉法(CZ法、柴氏拉晶法)、温度梯度法(TGT法)等,其中泡生法为主流工艺,生产的蓝宝石晶体约占70%,钻取率约30%。

  蓝宝石晶体原材料为氧化铝碎晶,生产利用率大于97%,已经完全国产化。蓝宝石单晶产品即为蓝宝石坯料,可直接出售,不合格品可直接作为原材料再次加工。其他消耗材料如钨钼材料、金刚石刀具、传感器、仪表等均国产化。预计由蓝宝石生产蓝宝石晶棒的原材料、耗材均可由国内充分供应,此环节的短板主要在于长晶炉依赖进口。

  国内主要的蓝宝石晶体炉厂家都是高校研究机构,包括西安理工大学、哈尔滨工业大学以及重庆第二十六研究所等。但国内目前的生产技术只能生产2英寸以下的蓝宝石晶棒,长成的晶体与氮化镓(GaN)的晶格错位较大,无法用于LED的蓝宝石衬底领域,大多用于手表表面外壳等。

  蓝宝石晶棒的供应商有美国的Rubicon、HoneywELl,俄罗斯的 Monocrystal、ATLAS,韩国STC 及国内合晶光电、越峰(台聚转投资)、尚志(大同转投资)及鑫晶钻(奇美、鸿海转投资)。

  蓝宝石基板的供应商有美国的Rubicon、Honeywell、Crystal Systems、Saint-Gobain,俄罗斯的Monocrystal、ATLAS Sapphire,日本的京都陶瓷(Kyocera)、Namiki、Mahk,及国内兆远、兆晶(奇美转投资)、晶美、合晶及中美晶等公司。

  目前,GaN基衬底包括蓝宝石、SiC、GaN、Zno等,商业化的只有蓝宝石、SiC衬底,除CREE外,基本都使用蓝宝石衬底。

 对于新增设备,安装需要3~6个月的时间。从工艺角度而言,大尺寸蓝宝石晶体生产周期需10天左右,准备和后处理需要7天左右,试件加工需要7天左右,质量检测、微观结构及光电性能需要30天左右,工艺分析、模拟需要7天左右。前后就耗去6~8个月的时间。

  蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种:

  1:柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ法。先将原四、显色指数显色指数是物体在灯光下颜色的真实度,数值一般为0—100,LED灯泡演色性标准都在75以上,建议选择80以上的更好。料加热至熔点后熔化形成熔汤,再利用一单晶晶种接触到熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。晶种同时以极缓慢的速度往上拉升,并伴随以一定的转速旋转,随着晶种的向上拉升,熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上,进而形成一轴对称的单晶晶锭。

 方针调控 小品牌更简单受冲击 2:凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法,大陆称之为泡生法。其原理与柴氏拉晶法(Czochralskimethod)类似,先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤,再以单晶之晶种(SeedCrystal,又称籽晶棒)接触到熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶,晶种以极缓慢的速度往上拉升,但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈,待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后,晶种便不再拉升,也没有作旋转,仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固,最后凝固成一整个单晶晶碇。

  晶体提拉法

  晶体提拉法(crystal pulling method) 由J 。Czochral ski 于1918 年发明,故又称“丘克拉斯基法”,简称CZ 提拉法,是利用籽晶从熔体中提拉生长出晶体的方法,能在短期内生长出高质量的单晶。这是从熔体中生长晶体最常用的方法之一。其优点是: (1) 在生长的过程中,可方便地观察晶体生长的状况; (2) 晶体在熔体表面处生长,不与坩埚接触,能显著地减小晶体的应力,防止坩埚壁的寄生成核; (3) 可以方便地运用定向籽晶和“缩颈”工艺,使“缩颈”后籽晶的位错大大减少,降低扩肩后生长晶体的位错密度,从而提高晶体的完整性 。其主要缺点是晶体较小,直径最多达约51~76 mm。。

  泡生法

  泡生法( Kyropoulos method) 于1926 年由Kyropoul s 发明,经过科研工作者几十年的不断改造和完善,目前是解决晶体提拉法不能生产大晶体的好方法之一。其晶体生长的原理和技术特点是:将晶体原料放入耐高温的坩埚中加热熔化,调整炉内温度场,使熔体上部处于稍高于熔点的状态;使籽晶杆上的籽晶接触熔融液面,待其表面稍熔后,降低表面温度至熔点,提拉并转动籽晶杆,使熔体顶部处于过冷状态而结晶于籽晶上,在不断提拉的过程中,生长出圆柱状晶体。

  泡生法与提拉法生长晶体在技术上的区别是: (1) 晶体直径 在扩肩时前者的晶体直径较大,可生长出100 mm 以上直径的蓝宝石晶体,而后者则有些难度; (2) 晶体方向 前者对生长大尺寸、有方向性的蓝宝石晶体拥有更大的优势;(3) 晶体质量 泡生法生长系统拥有适合蓝宝石晶体生长的最佳温度梯度。在生长的过程中或结束时,晶体不与坩埚接触,大大减少了其应力,可获得高质量的大晶体, 其缺陷密度远低于提拉法生长的晶体,且两者生长晶体的形状也不同。


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