Enkelkristalle is skaars van aard, en selfs wanneer hulle wel voorkom, is hulle gewoonlik baie klein – tipies op die millimeter (mm) skaal – en moeilik om te verkry. Gerapporteerde diamante, smaragde, agate, ens., betree gewoonlik nie marksirkulasie nie, wat nog te sê industriële toepassings; die meeste word in museums vir uitstalling vertoon. Sommige enkelkristalle hou egter beduidende industriële waarde in, soos enkelkristalsilikon in die geïntegreerde stroombaanbedryf, saffier wat algemeen in optiese lense gebruik word, en silikonkarbied, wat momentum kry in derdegenerasie halfgeleiers. Die vermoë om hierdie enkelkristalle industrieel massa te produseer, verteenwoordig nie net sterkte in industriële en wetenskaplike tegnologie nie, maar is ook 'n simbool van rykdom. Die primêre vereiste vir enkelkristalproduksie in die bedryf is groot grootte, aangesien dit die sleutel is om koste meer effektief te verminder. Hieronder is 'n paar algemeen voorkomende enkelkristalle op die mark:
1. Saffier Enkelkristal
Saffier-enkelkristal verwys na α-Al₂O₃, wat 'n seshoekige kristalstelsel, 'n Mohs-hardheid van 9 en stabiele chemiese eienskappe het. Dit is onoplosbaar in suur of alkaliese korrosiewe vloeistowwe, bestand teen hoë temperature en vertoon uitstekende ligtransmissie, termiese geleidingsvermoë en elektriese isolasie.
As Al-ione in die kristal vervang word deur Ti- en Fe-ione, lyk die kristal blou en word dit saffier genoem. As dit deur Cr-ione vervang word, lyk dit rooi en word dit robyn genoem. Industriële saffier is egter suiwer α-Al₂O₃, kleurloos en deursigtig, sonder onsuiwerhede.
Industriële saffier neem tipies die vorm van wafers aan, 400–700 μm dik en 4–8 duim in deursnee. Hierdie staan bekend as wafers en word uit kristalstawe gesny. Hieronder word 'n vars getrekte staaf uit 'n enkelkristaloond getoon, nog nie gepoleer of gesny nie.
In 2018 het Jinghui Electronic Company in Binne-Mongolië suksesvol die wêreld se grootste ultragroot saffierkristal van 450 kg gekweek. Die vorige grootste saffierkristal wêreldwyd was 'n kristal van 350 kg wat in Rusland vervaardig is. Soos in die beeld gesien kan word, het hierdie kristal 'n gereelde vorm, is dit volledig deursigtig, vry van krake en korrelgrense, en het dit min borrels.
2. Enkelkristal Silikon
Tans het enkelkristal-silikon wat vir geïntegreerde stroombaanskyfies gebruik word, 'n suiwerheid van 99.9999999% tot 99.999999999% (9–11 neges), en 'n silikonstaaf van 420 kg moet 'n diamantagtige perfekte struktuur handhaaf. In die natuur is selfs 'n diamant van een karaat (200 mg) relatief skaars.
Wêreldwye produksie van enkelkristal-silikonblokke word oorheers deur vyf groot maatskappye: Japan se Shin-Etsu (28,0%), Japan se SUMCO (21,9%), Taiwan se GlobalWafers (15,1%), Suid-Korea se SK Siltron (11,6%) en Duitsland se Siltronic (11,3%). Selfs die grootste halfgeleierwafelvervaardiger op die vasteland van China, NSIG, hou slegs sowat 2,3% van die markaandeel. Nietemin, as 'n nuweling, moet sy potensiaal nie onderskat word nie. In 2024 beplan NSIG om te belê in 'n projek om die produksie van 300 mm silikonwafels vir geïntegreerde stroombane op te gradeer, met 'n geraamde totale belegging van ¥13,2 miljard.
As die rou materiaal vir skyfies, ontwikkel hoë-suiwerheid enkelkristal silikonblokke van 6-duim tot 12-duim deursnee. Toonaangewende internasionale skyfiegieterye, soos TSMC en GlobalFoundries, maak skyfies van 12-duim silikonwafers die hoofstroommark, terwyl 8-duim-wafers geleidelik uitgefaseer word. Die plaaslike leier SMIC gebruik steeds hoofsaaklik 6-duim-wafers. Tans kan slegs Japan se SUMCO hoë-suiwerheid 12-duim-wafersubstrate produseer.
3. Galliumarsenied
Galliumarsenied (GaAs)-wafers is 'n belangrike halfgeleiermateriaal, en hul grootte is 'n kritieke parameter in die voorbereidingsproses.
Tans word GaAs-wafers tipies in groottes van 2 duim, 3 duim, 4 duim, 6 duim, 8 duim en 12 duim vervaardig. Onder hierdie is 6-duim-wafers een van die mees gebruikte spesifikasies.
Die maksimum deursnee van enkelkristalle wat met die Horisontale Bridgman (HB)-metode gekweek word, is gewoonlik 3 duim, terwyl die Vloeistof-Ingekapselde Czochralski (LEC)-metode enkelkristalle tot 12 duim in deursnee kan produseer. LEC-groei vereis egter hoë toerustingkoste en lewer kristalle met nie-uniformiteit en hoë ontwrigtingsdigtheid. Die Vertikale Gradiëntvries (VGF)- en Vertikale Bridgman (VB)-metodes kan tans enkelkristalle tot 8 duim in deursnee produseer, met 'n relatiewe eenvormige struktuur en laer ontwrigtingsdigtheid.
Produksietegnologie vir 4-duim en 6-duim semi-isolerende GaAs gepoleerde wafers word hoofsaaklik deur drie maatskappye bemeester: Japan se Sumitomo Electric Industries, Duitsland se Freiberger Compound Materials, en die VSA se AXT. Teen 2015 het 6-duim substrate reeds meer as 90% van die markaandeel uitgemaak.
In 2019 is die globale GaAs-substraatmark oorheers deur Freiberger, Sumitomo en Beijing Tongmei, met markaandele van onderskeidelik 28%, 21% en 13%. Volgens ramings deur die konsultasiefirma Yole het globale verkope van GaAs-substrate (omgeskakel na 2-duim-ekwivalente) ongeveer 20 miljoen stukke in 2019 bereik en word verwag dat dit teen 2025 meer as 35 miljoen stukke sal beloop. Die globale GaAs-substraatmark is in 2019 op ongeveer $200 miljoen gewaardeer en sal na verwagting teen 2025 $348 miljoen bereik, met 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers (CAGR) van 9,67% van 2019 tot 2025.
4. Silikonkarbied enkelkristal
Tans kan die mark die groei van silikonkarbied (SiC) enkelkristalle met 'n deursnee van 2 duim en 3 duim ten volle ondersteun. Baie maatskappye het suksesvolle groei van 4-duim 4H-tipe SiC enkelkristalle gerapporteer, wat China se bereiking van wêreldklasvlakke in SiC-kristalgroeitegnologie aandui. Daar is egter steeds 'n beduidende gaping voor kommersialisering.
Oor die algemeen is SiC-stawe wat deur vloeistoffasemetodes gekweek word, relatief klein, met diktes op die sentimetervlak. Dit is ook 'n rede vir die hoë koste van SiC-wafers.
XKH spesialiseer in die navorsing en ontwikkeling en pasgemaakte verwerking van kern halfgeleiermateriale, insluitend saffier, silikonkarbied (SiC), silikonwafers en keramiek, wat die volle waardeketting dek, van kristalgroei tot presisiebewerking. Deur gebruik te maak van geïntegreerde industriële vermoëns, bied ons hoëprestasie-saffierwafers, silikonkarbiedsubstrate en ultra-hoë suiwerheid silikonwafers, ondersteun deur pasgemaakte oplossings soos pasgemaakte sny, oppervlakbedekking en komplekse geometrie-vervaardiging om aan uiterste omgewingseise in laserstelsels, halfgeleiervervaardiging en hernubare energietoepassings te voldoen.
Ons produkte voldoen aan kwaliteitsstandaarde en beskik oor mikronvlak-presisie, termiese stabiliteit van >1500°C en uitstekende korrosiebestandheid, wat betroubaarheid in strawwe bedryfstoestande verseker. Daarbenewens verskaf ons kwartssubstrate, metaal-/nie-metaalmateriale en ander halfgeleier-graad komponente, wat naatlose oorgange van prototipering na massaproduksie vir kliënte in verskillende industrieë moontlik maak.
Plasingstyd: 29 Augustus 2025