Монокристалите се ретки по природа, па дури и кога се појавуваат, тие обично се многу мали - обично на милиметарска (мм) скала - и тешко се добиваат. Пријавените дијаманти, смарагди, агати итн., генерално не влегуваат во оптек на пазарот, а камоли во индустриски апликации; повеќето се изложени во музеи за изложба. Сепак, некои монокристали имаат значителна индустриска вредност, како што се монокристалниот силициум во индустријата за интегрирани кола, сафирот што најчесто се користи во оптичките леќи и силициум карбидот, кој добива на интензитет кај полупроводниците од трета генерација. Способноста за масовно производство на овие монокристали индустриско не само што претставува сила во индустриската и научната технологија, туку е и симбол на богатство. Примарниот услов за производство на монокристали во индустријата е големата големина, бидејќи тоа е клучно за поефикасно намалување на трошоците. Подолу се наведени некои монокристали што најчесто се среќаваат на пазарот:
1. Сафир со еден кристал
Сафирскиот монокристал се однесува на α-Al₂O₃, кој има хексагонален кристален систем, Мосова тврдост од 9 и стабилни хемиски својства. Нерастворлив е во кисели или алкални корозивни течности, отпорен е на високи температури и покажува одлична пропустливост на светлина, топлинска спроводливост и електрична изолација.
Ако Al јоните во кристалот се заменат со Ti и Fe јони, кристалот изгледа син и се нарекува сафир. Ако се замени со Cr јони, изгледа црвен и се нарекува рубин. Сепак, индустрискиот сафир е чист α-Al₂O₃, безбоен и транспарентен, без нечистотии.
Индустрискиот сафир обично е во форма на плочки, со дебелина од 400–700 μm и дијаметар од 4–8 инчи. Тие се познати како плочки и се сечат од кристални инготи. Подолу е прикажано свежо извлечено ингот од монокристална печка, кое сè уште не е полирано или исечено.
Во 2018 година, компанијата „Џингхуи Електроник“ во Внатрешна Монголија успешно го одгледа најголемиот ултра голем сафирен кристал во светот од 450 кг. Претходниот најголем сафирен кристал во светот беше кристал од 350 кг произведен во Русија. Како што се гледа на сликата, овој кристал има правилна форма, е целосно транспарентен, без пукнатини и граници на зрната и има малку меурчиња.
2. Еднокристален силициум
Моментално, монокристалниот силициум што се користи за чипови со интегрирани кола има чистота од 99,9999999% до 99,99999999% (9–11 деветки), а силициумска ингота од 420 кг мора да одржува совршена структура слична на дијамант. Во природата, дури и дијамант од еден карат (200 мг) е релативно редок.
Глобалното производство на монокристални силиконски инготи е доминирано од пет големи компании: јапонска Shin-Etsu (28,0%), јапонска SUMCO (21,9%), тајванска GlobalWafers (15,1%), јужнокорејска SK Siltron (11,6%) и германски Siltronic (11,3%). Дури и најголемиот производител на полупроводнички плочки во континентална Кина, NSIG, држи само околу 2,3% од пазарниот удел. Сепак, како новодојденец, неговиот потенцијал не треба да се потценува. Во 2024 година, NSIG планира да инвестира во проект за надградба на производството на силиконски плочки од 300 mm за интегрирани кола, со проценета вкупна инвестиција од 13,2 милијарди јени.
Како суровина за чипови, високочистите монокристални силиконски инготи еволуираат од 6 инчи до 12 инчи во дијаметар. Водечките меѓународни леарници за чипови, како што се TSMC и GlobalFoundries, произведуваат чипови од 12-инчни силиконски плочки за мејнстрим на пазарот, додека 8-инчните плочки постепено се исфрлаат од употреба. Домашниот лидер SMIC сè уште првенствено користи 6-инчни плочки. Во моментов, само јапонскиот SUMCO може да произведува подлоги за плочки со висока чистота од 12 инчи.
3. Галиум Арсенид
Облогите од галиум арсенид (GaAs) се важен полупроводнички материјал, а нивната големина е критичен параметар во процесот на подготовка.
Моментално, GaAs плочките обично се произведуваат во големини од 2 инчи, 3 инчи, 4 инчи, 6 инчи, 8 инчи и 12 инчи. Меѓу нив, 6-инчните плочки се едни од најчесто користените спецификации.
Максималниот дијаметар на монокристалите одгледувани со методот Хоризонтален Бриџман (HB) е генерално 3 инчи, додека методот Чохралски со течна енкапсула (LEC) може да произведе монокристали со дијаметар до 12 инчи. Сепак, растот на LEC бара високи трошоци за опрема и дава кристали со неуниформност и висока густина на дислокација. Методите со вертикално градиентно замрзнување (VGF) и вертикален Бриџман (VB) моментално можат да произведат монокристали со дијаметар до 8 инчи, со релативно униформна структура и помала густина на дислокација.
Технологијата на производство на полуизолациони полирани GaAs плочки од 4 и 6 инчи е првенствено совладана од три компании: јапонската Sumitomo Electric Industries, германската Freiberger Compound Materials и американската AXT. До 2015 година, подлогите од 6 инчи веќе сочинуваа над 90% од пазарниот удел.
Во 2019 година, на глобалниот пазар на подлоги од GaAs доминираа Freiberger, Sumitomo и Beijing Tongmei, со пазарни удели од 28%, 21% и 13%, соодветно. Според проценките на консултантската фирма Yole, глобалната продажба на подлоги од GaAs (претворени во еквиваленти од 2 инчи) достигна приближно 20 милиони парчиња во 2019 година и се предвидува да надмине 35 милиони парчиња до 2025 година. Глобалниот пазар на подлоги од GaAs беше проценет на околу 200 милиони долари во 2019 година и се очекува да достигне 348 милиони долари до 2025 година, со сложена годишна стапка на раст (CAGR) од 9,67% од 2019 до 2025 година.
4. Силициум карбиден монокристал
Моментално, пазарот може целосно да го поддржи растот на монокристали од силициум карбид (SiC) со дијаметар од 2 и 3 инчи. Многу компании пријавија успешен раст на монокристали од SiC од типот 4H од 4 инчи, што го означува достигнувањето на Кина на светски нивоа во технологијата за раст на кристали од SiC. Сепак, сè уште постои значителен јаз пред комерцијализацијата.
Општо земено, SiC инготите одгледувани со методи во течна фаза се релативно мали, со дебелина од еден сантиметар. Ова е исто така причина за високата цена на SiC плочките.
XKH е специјализирана за истражување и развој и прилагодена обработка на основни полупроводнички материјали, вклучувајќи сафир, силициум карбид (SiC), силициумски плочки и керамика, опфаќајќи го целиот вредносен синџир од раст на кристали до прецизна обработка. Користејќи ги интегрираните индустриски капацитети, ние обезбедуваме високо-перформансни сафирни плочки, силициум карбидни супстрати и силициумски плочки со ултра-висока чистота, поддржани од прилагодени решенија како што се сечење по мерка, површинско премачкување и изработка со комплексна геометрија за да се задоволат екстремните еколошки барања во ласерските системи, изработката на полупроводници и апликациите за обновлива енергија.
Придржувајќи се до стандардите за квалитет, нашите производи се одликуваат со прецизност на микронско ниво, термичка стабилност >1500°C и супериорна отпорност на корозија, обезбедувајќи сигурност во сурови работни услови. Дополнително, испорачуваме кварцни подлоги, метални/неметални материјали и други компоненти од полупроводнички квалитет, овозможувајќи непречен премин од прототипирање до масовно производство за клиенти од различни индустрии.
Време на објавување: 29 август 2025 година