Tək kristallar təbiətdə nadirdir və hətta baş verdikdə belə, adətən çox kiçikdirlər - adətən millimetr (mm) miqyasında - və əldə etmək çətindir. Bildirilən almazlar, zümrüdlər, əqiqlər və s., ümumiyyətlə, bazar dövriyyəsinə daxil olmur, sənaye tətbiqləri bir yana; əksəriyyəti sərgi üçün muzeylərdə nümayiş etdirilir. Bununla belə, bəzi tək kristallar, məsələn, inteqral sxem sənayesində tək kristal silikon, optik linzalarda geniş istifadə olunan sapfir və üçüncü nəsil yarımkeçiricilərdə sürətlə artan silikon karbid əhəmiyyətli sənaye dəyəri daşıyır. Bu tək kristalları sənayedə kütləvi istehsal etmək qabiliyyəti yalnız sənaye və elmi texnologiyada gücü təmsil etmir, həm də sərvət simvoludur. Sənayedə tək kristal istehsalı üçün əsas tələb böyük ölçüdür, çünki bu, xərcləri daha effektiv şəkildə azaltmağın açarıdır. Aşağıda bazarda tez-tez rast gəlinən bəzi tək kristallar verilmişdir:
1. Safir Tək Kristal
Safir tək kristalı altıbucaqlı kristal sisteminə, 9 Mohs sərtliyinə və sabit kimyəvi xüsusiyyətlərə malik α-Al₂O₃-a aiddir. Turşu və ya qələvi korroziyalı mayelərdə həll olmur, yüksək temperaturlara davamlıdır və əla işıq keçiriciliyi, istilik keçiriciliyi və elektrik izolyasiyası nümayiş etdirir.
Kristaldakı Al ionları Ti və Fe ionları ilə əvəz olunarsa, kristal mavi görünür və sapfir adlanır. Cr ionları ilə əvəz olunarsa, qırmızı görünür və yaqut adlanır. Lakin sənaye sapfiri təmiz α-Al₂O₃, rəngsiz və şəffaf, çirkləri olmayan bir materialdır.
Sənaye sapfiri adətən 400-700 μm qalınlığında və 4-8 düym diametrində lövhələr şəklində olur. Bunlar lövhələr kimi tanınır və kristal külçələrdən kəsilir. Aşağıda tək kristal sobadan çıxarılan, hələ cilalanmamış və ya kəsilməmiş təzə çıxarılmış külçə göstərilir.
2018-ci ildə Daxili Monqolustandakı Jinghui Elektron Şirkəti dünyanın ən böyük 450 kq-lıq ultra böyük ölçülü sapfir kristalını uğurla yetişdirdi. Qlobal miqyasda əvvəlki ən böyük sapfir kristalı Rusiyada istehsal olunmuş 350 kq-lıq kristal idi. Şəkildə göründüyü kimi, bu kristal müntəzəm formaya malikdir, tam şəffafdır, çatlar və dənəcik sərhədləri yoxdur və az sayda qabarcığa malikdir.
2. Tək Kristallı Silikon
Hazırda inteqral sxem çipləri üçün istifadə olunan tək kristallı silikonun təmizliyi 99.9999999%-dən 99.999999999%-ə qədərdir (9–11 doqquz) və 420 kq-lıq silikon külçəsi almaz kimi mükəmməl bir quruluşu saxlamalıdır. Təbiətdə hətta bir karatlıq (200 mq) almaz belə nisbətən nadirdir.
Tək kristal silikon külçələrinin qlobal istehsalında beş böyük şirkət üstünlük təşkil edir: Yaponiyanın Shin-Etsu (28.0%), Yaponiyanın SUMCO (21.9%), Tayvanın GlobalWafers (15.1%), Cənubi Koreyanın SK Siltron (11.6%) və Almaniyanın Siltronic (11.3%). Hətta Çinin materik hissəsindəki ən böyük yarımkeçirici lövhə istehsalçısı olan NSIG belə bazar payının yalnız 2.3%-nə malikdir. Buna baxmayaraq, yeni bir şirkət olaraq, onun potensialını qiymətləndirməmək olmaz. 2024-cü ildə NSIG, ümumi investisiyası 13.2 milyard yen olan inteqral sxemlər üçün 300 mm-lik silikon lövhə istehsalını təkmilləşdirmək layihəsinə investisiya qoymağı planlaşdırır.
Çiplər üçün xammal kimi yüksək təmizlikli tək kristallı silikon külçələr 6 düymlük diametrlərdən 12 düymə qədər inkişaf edir. TSMC və GlobalFoundries kimi aparıcı beynəlxalq çip tökmə zavodları bazarın əsas axını olan 12 düymlük silikon lövhələrdən çiplər hazırlayır, 8 düymlük lövhələr isə tədricən istehsaldan çıxarılır. Yerli lider SMIC hələ də əsasən 6 düymlük lövhələrdən istifadə edir. Hazırda yalnız Yaponiyanın SUMCO şirkəti yüksək təmizlikli 12 düymlük lövhə substratları istehsal edə bilər.
3. Qallium Arsenid
Qallium arsenid (GaAs) lövhələri mühüm yarımkeçirici materialdır və onların ölçüsü hazırlama prosesində vacib bir parametrdir.
Hazırda GaAs lövhələri adətən 2 düym, 3 düym, 4 düym, 6 düym, 8 düym və 12 düym ölçülərində istehsal olunur. Bunlar arasında 6 düymlük lövhələr ən çox istifadə edilən spesifikasiyalardan biridir.
Üfüqi Bridgman (HB) metodu ilə yetişdirilən tək kristalların maksimum diametri ümumiyyətlə 3 düymdür, Maye ilə Kapsulalanmış Çokralski (LEC) metodu isə diametri 12 düymə qədər olan tək kristallar istehsal edə bilər. Lakin, LEC böyüməsi yüksək avadanlıq xərcləri tələb edir və qeyri-bərabərliyə və yüksək dislokasiya sıxlığına malik kristallar verir. Şaquli Qradiyent Dondurma (VGF) və Şaquli Bridgman (VB) metodları hazırda diametri 8 düymə qədər olan, nisbətən vahid quruluşa və daha aşağı dislokasiya sıxlığına malik tək kristallar istehsal edə bilər.
4 və 6 düymlük yarı izolyasiyalı GaAs cilalanmış lövhələrin istehsal texnologiyası əsasən üç şirkət tərəfindən mənimsənilir: Yaponiyanın Sumitomo Electric Industries, Almaniyanın Freiberger Compound Materials və ABŞ-ın AXT. 2015-ci ilə qədər 6 düymlük substratlar artıq bazar payının 90%-dən çoxunu təşkil edirdi.
2019-cu ildə qlobal GaAs substrat bazarında müvafiq olaraq 28%, 21% və 13% payla Freiberger, Sumitomo və Beijing Tongmei şirkətləri üstünlük təşkil edirdi. Konsaltinq şirkəti Yole-nin hesablamalarına görə, GaAs substratlarının qlobal satışları (2 düymlük ekvivalentlərə çevrildikdə) 2019-cu ildə təxminən 20 milyon ədədə çatıb və 2025-ci ilə qədər 35 milyon ədədi keçəcəyi proqnozlaşdırılır. Qlobal GaAs substrat bazarının dəyəri 2019-cu ildə təxminən 200 milyon dollar olub və 2025-ci ilə qədər 348 milyon dollara çatacağı, 2019-cu ildən 2025-ci ilə qədər mürəkkəb illik artım tempi (CAGR) 9,67% olacağı gözlənilir.
4. Silikon Karbid Tək Kristal
Hazırda bazar 2 və 3 düym diametrli silikon karbid (SiC) tək kristallarının artımını tam dəstəkləyə bilər. Bir çox şirkət 4 düymlük 4H tipli SiC tək kristallarının uğurlu artımını bildirib ki, bu da Çinin SiC kristallarının böyümə texnologiyasında dünya səviyyəli səviyyələrə çatmasını göstərir. Bununla belə, kommersiyalaşdırmadan əvvəl hələ də əhəmiyyətli bir boşluq var.
Ümumiyyətlə, maye fazalı üsullarla yetişdirilən SiC külçələri nisbətən kiçikdir və qalınlığı santimetr səviyyəsindədir. Bu da SiC lövhələrinin yüksək qiymətinin səbəbidir.
XKH, kristalların yetişdirilməsindən dəqiq emal prosesinə qədər bütün dəyər zəncirini əhatə edən sapfir, silikon karbid (SiC), silikon lövhələr və keramika da daxil olmaqla əsas yarımkeçirici materialların tədqiqat və inkişaf etdirilməsi və xüsusi emalı sahəsində ixtisaslaşıb. İnteqrasiya olunmuş sənaye imkanlarından istifadə edərək, lazer sistemlərində, yarımkeçiricilərin istehsalında və bərpa olunan enerji tətbiqlərində ekstremal ətraf mühit tələblərini ödəmək üçün xüsusi kəsmə, səth örtüyü və mürəkkəb həndəsə istehsalı kimi xüsusi həllər ilə dəstəklənən yüksək performanslı sapfir lövhələr, silikon karbid substratları və ultra yüksək təmizlikli silikon lövhələr təqdim edirik.
Keyfiyyət standartlarına uyğun olaraq, məhsullarımız mikron səviyyəli dəqiqliyə, >1500°C istilik stabilliyinə və üstün korroziyaya davamlılığa malikdir və bu da sərt iş şəraitində etibarlılığı təmin edir. Bundan əlavə, biz kvars substratları, metal/qeyri-metal materiallar və digər yarımkeçirici dərəcəli komponentlər təmin edirik ki, bu da müxtəlif sahələrdəki müştərilər üçün prototipləşdirmədən kütləvi istehsala sorunsuz keçidi təmin edir.
Yazı vaxtı: 29 Avqust 2025