Монакрышталі сустракаюцца рэдка ў прыродзе, і нават калі яны сустракаюцца, яны звычайна вельмі малыя — звычайна ў міліметровым (мм) маштабе — і іх цяжка атрымаць. Паведамлялася пра дыяменты, смарагды, агаты і г.д., якія звычайна не трапляюць у рыначны абарот, не кажучы ўжо пра прамысловае прымяненне; большасць з іх выстаўляюцца ў музеях. Аднак некаторыя монакрышталі маюць значную прамысловую каштоўнасць, такія як монакрышталічны крэмній у вытворчасці інтэгральных схем, сапфір, які звычайна выкарыстоўваецца ў аптычных лінзах, і карбід крэмнію, які набірае абароты ў паўправадніках трэцяга пакалення. Магчымасць масава вырабляць гэтыя монакрышталі ў прамысловай вытворчасці не толькі сведчыць пра моц у прамысловых і навуковых тэхналогіях, але і з'яўляецца сімвалам багацця. Асноўнай патрабаваннем для вытворчасці монакрышталяў у прамысловасці з'яўляецца вялікі памер, бо гэта ключ да больш эфектыўнага зніжэння выдаткаў. Ніжэй прыведзены некаторыя часта сустракаемыя монакрышталі на рынку:
1. Монакрышталь сапфіра
Монакрышталь сапфіра — гэта α-Al₂O₃, які мае шасцігранную крышталічную сістэму, цвёрдасць па шкале Мооса 9 і стабільныя хімічныя ўласцівасці. Ён нерастваральны ў кіслых або шчолачных агрэсіўных вадкасцях, устойлівы да высокіх тэмператур і валодае выдатнай святлопрапускальнасцю, цеплаправоднасцю і электраізаляцыяй.
Калі іоны Al у крышталі замяшчаюцца іонамі Ti і Fe, крышталь выглядае сінім і называецца сапфірам. Калі ж яны замяшчаюцца іонамі Cr, ён выглядае чырвоным і называецца рубінам. Аднак прамысловы сапфір — гэта чысты α-Al₂O₃, бясколерны і празрысты, без прымешак.
Прамысловы сапфір звычайна мае форму пласцін таўшчынёй 400–700 мкм і дыяметрам 4–8 цаляў. Яны вядомыя як пласціны і выразаюцца з крыштальных зліткаў. Ніжэй паказаны свежавыняты злітак з печы для абпалу монакрышталяў, які яшчэ не паліраваў і не аграніў.
У 2018 годзе электронная кампанія Jinghui ва Унутранай Манголіі паспяхова вырасціла найбуйнейшы ў свеце крышталь сапфіра звышвялікага памеру вагой 450 кг. Папярэдні найбуйнейшы крышталь сапфіра ў свеце быў выраблены ў Расіі вагой 350 кг. Як відаць на малюнку, гэты крышталь мае правільную форму, цалкам празрысты, без расколін і межаў зерняў, а таксама мае мала бурбалак.
2. Монакрышталічны крэмній
У цяперашні час монакрышталічны крэмній, які выкарыстоўваецца для вырабу мікрасхем інтэгральных схем, мае чысціню ад 99,9999999% да 99,999999999% (9–11 дзявятак), і крэмніевы злітак вагой 420 кг павінен захоўваць ідэальную структуру, падобную на алмаз. У прыродзе нават алмаз вагой у адзін карат (200 мг) сустракаецца адносна рэдка.
Сусветную вытворчасць монакрышталічных крэмніевых зліткаў займаюць пяць буйных кампаній: японская Shin-Etsu (28,0%), японская SUMCO (21,9%), тайваньская GlobalWafers (15,1%), паўднёвакарэйская SK Siltron (11,6%) і нямецкая Siltronic (11,3%). Нават найбуйнейшы вытворца паўправадніковых пласцін у мацерыковым Кітаі, NSIG, займае толькі каля 2,3% рынку. Тым не менш, як пачатковец, яго патэнцыял нельга недаацэньваць. У 2024 годзе NSIG плануе інвеставаць у праект па мадэрнізацыі вытворчасці 300-міліметровых крэмніевых пласцін для інтэгральных схем, агульны аб'ём інвестыцый ацэньваецца ў 13,2 мільярда ен.
У якасці сыравіны для чыпаў выкарыстоўваюцца высакаякасныя монакрышталічныя крэмніевыя зліткі дыяметрам ад 6 да 12 цаляў. Вядучыя міжнародныя ліцейныя заводы чыпаў, такія як TSMC і GlobalFoundries, робяць чыпы з 12-цалевых крэмніевых пласцін асноўным відам рынку, у той час як 8-цалевыя пласціны паступова здымаюцца з вытворчасці. Айчынны лідэр SMIC усё яшчэ выкарыстоўвае ў асноўным 6-цалевыя пласціны. У цяперашні час толькі японская SUMCO можа вырабляць высакаякасныя 12-цалевыя падложкі для пласцін.
3. Арсенід галію
Пласціны арсеніду галію (GaAs) з'яўляюцца важным паўправадніковым матэрыялам, і іх памер з'яўляецца крытычна важным параметрам у працэсе падрыхтоўкі.
У цяперашні час пласціны GaAs звычайна вырабляюцца памерам 2 цалі, 3 цалі, 4 цалі, 6 цаляў, 8 цаляў і 12 цаляў. Сярод іх 6-цалевыя пласціны з'яўляюцца адной з найбольш шырока выкарыстоўваных спецыфікацый.
Максімальны дыяметр монакрышталяў, вырашчаных метадам гарызантальнага Брыджмана (HB), звычайна складае 3 цалі, у той час як метад вадкаснага інкапсулявання Чахральскага (LEC) можа ствараць монакрышталі дыяметрам да 12 цаляў. Аднак вырошчванне LEC патрабуе высокіх выдаткаў на абсталяванне і прыводзіць да крышталяў з неаднароднасцю і высокай шчыльнасцю дыслакацый. Метады вертыкальнага градыентнага замарожвання (VGF) і вертыкальнага Брыджмана (VB) у цяперашні час могуць ствараць монакрышталі дыяметрам да 8 цаляў з адносна аднастайнай структурай і меншай шчыльнасцю дыслакацый.
Тэхналогія вытворчасці паўізаляцыйных паліраваных пласцін GaAs памерам 4 і 6 цаляў асвоена ў асноўным трыма кампаніямі: японскай Sumitomo Electric Industries, нямецкай Freiberger Compound Materials і амерыканскай AXT. Да 2015 года 6-цалевыя падкладкі ўжо складалі больш за 90% рынку.
У 2019 годзе на сусветным рынку падкладак GaAs дамінавалі Freiberger, Sumitomo і Beijing Tongmei з долямі рынку 28%, 21% і 13% адпаведна. Паводле ацэнак кансалтынгавай фірмы Yole, сусветныя продажы падкладак GaAs (у пераліку на 2-цалевыя эквіваленты) дасягнулі прыблізна 20 мільёнаў штук у 2019 годзе і, паводле прагнозаў, перавысяць 35 мільёнаў штук да 2025 года. Сусветны рынак падкладак GaAs ацэньваўся прыкладна ў 200 мільёнаў долараў у 2019 годзе і, як чакаецца, дасягне 348 мільёнаў долараў да 2025 года, са сукупным гадавым тэмпам росту (CAGR) 9,67% з 2019 па 2025 год.
4. Монакрышталь карбіду крэмнію
У цяперашні час рынак цалкам можа забяспечыць рост монакрышталяў карбіду крэмнію (SiC) дыяметрам 2 і 3 цалі. Шматлікія кампаніі паведамляюць аб паспяховым вырошчванні монакрышталяў SiC тыпу 4H памерам 4 цалі, што сведчыць аб дасягненні Кітаем сусветнага ўзроўню ў тэхналогіі вырошчвання крышталяў SiC. Аднак да камерцыялізацыі ўсё яшчэ існуе значны прабел.
Звычайна зліткі карбіду крэмнію, вырашчаныя вадкафазнымі метадамі, адносна невялікія, з таўшчынёй на ўзроўні сантыметра. Гэта таксама з'яўляецца прычынай высокага кошту пласцін карбіду крэмнію.
Кампанія XKH спецыялізуецца на даследаваннях і распрацоўках, а таксама на індывідуальнай апрацоўцы асноўных паўправадніковых матэрыялаў, у тым ліку сапфіру, карбіду крэмнію (SiC), крэмніевых пласцін і керамікі, ахопліваючы ўвесь ланцужок стварэння кошту ад вырошчвання крышталяў да дакладнай апрацоўкі. Выкарыстоўваючы інтэграваныя прамысловыя магчымасці, мы прапануем высокапрадукцыйныя сапфіравыя пласціны, падложкі з карбіду крэмнію і крэмніевыя пласціны звышвысокай чысціні, а таксама індывідуальныя рашэнні, такія як індывідуальная рэзка, пакрыццё паверхні і выраб складанай геаметрыі, каб задаволіць экстрэмальныя экалагічныя патрабаванні ў лазерных сістэмах, вытворчасці паўправаднікоў і прымяненні аднаўляльных крыніц энергіі.
Прытрымліваючыся стандартаў якасці, нашы вырабы адрозніваюцца дакладнасцю на ўзроўні мікрон, тэрмічнай стабільнасцю >1500°C і найвышэйшай каразійнай устойлівасцю, што забяспечвае надзейнасць у складаных умовах эксплуатацыі. Акрамя таго, мы пастаўляем кварцавыя падложкі, металічныя/неметалічныя матэрыялы і іншыя паўправадніковыя кампаненты, што дазваляе кліентам з розных галін прамысловасці плаўна пераходзіць ад стварэння прататыпаў да масавай вытворчасці.
Час публікацыі: 29 жніўня 2025 г.