Mono kristallar tabiatda kam uchraydi va ular paydo bo'lganda ham, odatda juda kichik - odatda millimetr (mm) shkalasida - va ularni olish qiyin. Xabar qilingan olmoslar, zumradlar, agatlar va boshqalar odatda bozor muomalasiga kirmaydi, sanoat qo'llanmalari haqida gapirmasa ham bo'ladi; aksariyati muzeylarda ko'rgazma uchun namoyish etiladi. Biroq, ba'zi monokristallar, masalan, integral mikrosxemalar sanoatida monokristalli kremniy, optik linzalarda keng qo'llaniladigan sapfir va uchinchi avlod yarimo'tkazgichlarida tobora kuchayib borayotgan kremniy karbidi kabi muhim sanoat qiymatiga ega. Ushbu monokristallarni sanoatda ommaviy ishlab chiqarish qobiliyati nafaqat sanoat va ilmiy texnologiyalardagi kuchni, balki boylik ramzini ham anglatadi. Sanoatda monokristal ishlab chiqarish uchun asosiy talab katta o'lchamdir, chunki bu xarajatlarni samaraliroq kamaytirishning kalitidir. Quyida bozorda tez-tez uchraydigan ba'zi monokristallar keltirilgan:
1. Safir yagona kristalli
Safir monokristalli α-Al₂O₃ ga ishora qiladi, u olti burchakli kristall tizimiga, Mohs qattiqligi 9 ga va barqaror kimyoviy xususiyatlarga ega. U kislotali yoki ishqoriy korroziyali suyuqliklarda erimaydi, yuqori haroratga chidamli va ajoyib yorug'lik o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi va elektr izolyatsiyasini namoyish etadi.
Agar kristalldagi Al ionlari Ti va Fe ionlari bilan almashtirilsa, kristall ko'k rangda ko'rinadi va sapfir deb ataladi. Agar Cr ionlari bilan almashtirilsa, u qizil rangda ko'rinadi va yoqut deb ataladi. Biroq, sanoat sapfiri sof α-Al₂O₃, rangsiz va shaffof, aralashmalarsizdir.
Sanoat sapfiri odatda 400–700 mkm qalinlikdagi va 4–8 dyuym diametrli plastinkalar shaklida bo'ladi. Bu plastinkalar deb nomlanadi va kristall quymalaridan kesiladi. Quyida hali sayqallanmagan yoki kesilmagan, monokristalli pechdan yangi olingan quyma ko'rsatilgan.
2018-yilda Ichki Mo'g'ulistondagi Jinghui Electronic Company dunyodagi eng katta 450 kg og'irlikdagi juda katta o'lchamdagi sapfir kristalini muvaffaqiyatli yetishtirdi. Dunyo bo'ylab avvalgi eng katta sapfir kristali Rossiyada ishlab chiqarilgan 350 kg og'irlikdagi kristall edi. Rasmda ko'rinib turibdiki, bu kristall muntazam shaklga ega, to'liq shaffof, yoriqlar va donachalar chegaralaridan xoli va pufakchalari kam.
2. Bir kristalli kremniy
Hozirgi vaqtda integral mikrosxemalar uchun ishlatiladigan monokristalli kremniyning sofligi 99,9999999% dan 99,999999999% gacha (9–11 to'qqiz) va 420 kg og'irlikdagi kremniy quymasi olmosga o'xshash mukammal tuzilishni saqlab turishi kerak. Tabiatda hatto bir karatli (200 mg) olmos ham nisbatan kam uchraydi.
Monokristalli kremniy quymalarining global ishlab chiqarilishida beshta yirik kompaniya ustunlik qiladi: Yaponiyaning Shin-Etsu (28,0%), Yaponiyaning SUMCO (21,9%), Tayvanning GlobalWafers (15,1%), Janubiy Koreyaning SK Siltron (11,6%) va Germaniyaning Siltronic (11,3%). Hatto Xitoyning materik qismidagi eng yirik yarimo'tkazgichli plastinka ishlab chiqaruvchisi NSIG ham bozor ulushining atigi 2,3% ga egalik qiladi. Shunga qaramay, yangi kelgan kompaniya sifatida uning salohiyatini kam baholamaslik kerak. 2024-yilda NSIG integral mikrosxemalar uchun 300 mm kremniy plastinka ishlab chiqarishni modernizatsiya qilish loyihasiga investitsiya kiritishni rejalashtirmoqda, uning umumiy investitsiyasi taxminan 13,2 milliard yenni tashkil etadi.
Chiplar uchun xomashyo sifatida yuqori tozalikdagi monokristalli kremniy quymalari 6 dyuymdan 12 dyuymgacha diametrlarga o'zgarmoqda. TSMC va GlobalFoundries kabi yetakchi xalqaro chip quyish zavodlari bozorning asosiy oqimida 12 dyuymli kremniy plastinkalaridan chiplar ishlab chiqarmoqda, 8 dyuymli plastinkalar esa asta-sekin ishlab chiqarilmayapti. Mahalliy yetakchi SMIC hali ham asosan 6 dyuymli plastinkalardan foydalanadi. Hozirda faqat Yaponiyaning SUMCO kompaniyasi yuqori tozalikdagi 12 dyuymli plastinka substratlarini ishlab chiqarishi mumkin.
3. Galliy Arsenid
Galliy arsenid (GaAs) plitalari muhim yarimo'tkazgich material bo'lib, ularning o'lchami tayyorlash jarayonida muhim parametr hisoblanadi.
Hozirgi vaqtda GaAs plastinkalari odatda 2 dyuym, 3 dyuym, 4 dyuym, 6 dyuym, 8 dyuym va 12 dyuym o'lchamlarda ishlab chiqariladi. Ular orasida 6 dyuymli plastinkalar eng ko'p ishlatiladigan xususiyatlardan biridir.
Gorizontal Bridgman (HB) usuli bilan yetishtirilgan monokristallarning maksimal diametri odatda 3 dyuymni tashkil qiladi, suyuq kapsulali Czochralski (LEC) usuli esa diametri 12 dyuymgacha bo'lgan monokristallarni hosil qilishi mumkin. Biroq, LEC o'sishi yuqori uskunalar xarajatlarini talab qiladi va notekislik va yuqori dislokatsiya zichligiga ega kristallarni hosil qiladi. Vertikal Gradient Freeze (VGF) va Vertikal Bridgman (VB) usullari hozirda diametri 8 dyuymgacha bo'lgan, nisbatan bir xil tuzilishga va pastroq dislokatsiya zichligiga ega monokristallarni hosil qilishi mumkin.
4 dyuymli va 6 dyuymli yarim izolyatsiyali GaAs jilolangan plastinkalarini ishlab chiqarish texnologiyasi asosan uchta kompaniya tomonidan o'zlashtiriladi: Yaponiyaning Sumitomo Electric Industries, Germaniyaning Freiberger Compound Materials va AQShning AXT. 2015-yilga kelib, 6 dyuymli substratlar bozor ulushining 90% dan ortig'ini tashkil etgan edi.
2019-yilda global GaAs substrat bozorida Freiberger, Sumitomo va Beijing Tongmei yetakchilik qildi, ularning bozor ulushi mos ravishda 28%, 21% va 13% ni tashkil etdi. Yole konsalting firmasining hisob-kitoblariga ko'ra, GaAs substratlarining global savdosi (2 dyuymli ekvivalentlarga aylantirilgan) 2019-yilda taxminan 20 million donaga yetdi va 2025-yilga kelib 35 million donadan oshishi prognoz qilinmoqda. Global GaAs substrat bozori 2019-yilda taxminan 200 million dollarga baholangan va 2025-yilga kelib 348 million dollarga yetishi kutilmoqda, 2019-yildan 2025-yilgacha yillik o'sish sur'ati (CAGR) 9,67% ni tashkil etadi.
4. Silikon karbidli bitta kristall
Hozirgi vaqtda bozor 2 dyuymli va 3 dyuymli diametrli kremniy karbid (SiC) monokristallarining o'sishini to'liq qo'llab-quvvatlay oladi. Ko'pgina kompaniyalar 4 dyuymli 4H tipidagi SiC monokristallarining muvaffaqiyatli o'sishi haqida xabar berishdi, bu Xitoyning SiC kristallarini o'stirish texnologiyasida jahon darajasidagi darajaga erishganligini anglatadi. Biroq, tijoratlashtirishdan oldin hali ham sezilarli farq mavjud.
Odatda, suyuq fazali usullar bilan yetishtirilgan SiC quymalari nisbatan kichik bo'lib, qalinligi santimetr darajasida bo'ladi. Bu shuningdek, SiC plastinkalarining yuqori narxining sababidir.
XKH sapfir, kremniy karbid (SiC), kremniy plastinkalari va keramika kabi asosiy yarimo'tkazgich materiallarini ilmiy-tadqiqot va maxsus qayta ishlashga ixtisoslashgan bo'lib, kristall o'sishidan tortib aniq ishlov berishgacha bo'lgan barcha qiymat zanjirini qamrab oladi. Integratsiyalashgan sanoat imkoniyatlaridan foydalangan holda, biz lazer tizimlari, yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarish va qayta tiklanadigan energiya qo'llanmalaridagi ekstremal ekologik talablarni qondirish uchun maxsus kesish, sirt qoplamasi va murakkab geometriya ishlab chiqarish kabi maxsus yechimlar bilan qo'llab-quvvatlanadigan yuqori samarali sapfir plastinkalari, kremniy karbid substratlari va ultra yuqori tozalikdagi kremniy plastinkalarini taqdim etamiz.
Sifat standartlariga rioya qilgan holda, mahsulotlarimiz mikron darajasidagi aniqlik, >1500°C issiqlik barqarorligi va yuqori korroziyaga chidamlilik xususiyatlariga ega bo'lib, og'ir ish sharoitlarida ishonchlilikni ta'minlaydi. Bundan tashqari, biz kvarts substratlari, metall/metall bo'lmagan materiallar va boshqa yarimo'tkazgichli komponentlarni yetkazib beramiz, bu esa turli sohalardagi mijozlar uchun prototiplashdan ommaviy ishlab chiqarishga uzluksiz o'tishni ta'minlaydi.
Joylashtirilgan vaqt: 2025-yil 29-avgust