Tha criostalan singilte tearc nan nàdar, agus eadhon nuair a thachras iad, mar as trice bidh iad glè bheag - mar as trice air sgèile millimeatair (mm) - agus duilich fhaighinn. Mar as trice chan eil daoimeanan, emeralds, agates, msaa. a chaidh aithris, a’ dol a-steach do chuairteachadh margaidh, gun luaidh air tagraidhean gnìomhachais; tha a’ mhòr-chuid air an taisbeanadh ann an taighean-tasgaidh airson taisbeanaidhean. Ach, tha luach gnìomhachais mòr aig cuid de chriostalan singilte, leithid silicon aon-chriostail ann an gnìomhachas nan cuairtean amalaichte, sapphire a thathas a’ cleachdadh gu cumanta ann an lionsan optigeach, agus silicon carbide, a tha a’ faighinn spionnadh ann an leth-sheoladairean treas ginealach. Tha an comas na criostalan singilte seo a thoirt gu buil gu mòr gu gnìomhachais chan ann a-mhàin a’ riochdachadh neart ann an teicneòlas gnìomhachais agus saidheansail ach tha e cuideachd na shamhla air beairteas. Is e meud mòr am prìomh riatanas airson cinneasachadh criostal singilte sa ghnìomhachas, oir is e seo an iuchair airson cosgaisean a lughdachadh nas èifeachdaiche. Gu h-ìosal tha cuid de chriostalan singilte a lorgar gu cumanta air a’ mhargaidh:
1. Criostal Singilte Sapphire
Tha criostal singilte safair a’ toirt iomradh air α-Al₂O₃, aig a bheil siostam criostail sia-thaobhach, cruas Mohs de 9, agus feartan ceimigeach seasmhach. Chan eil e so-sgaoilte ann an lionntan creimneach searbhagach no alcalin, tha e an aghaidh teòthachd àrd, agus tha tar-chur solais, giùlan teirmeach agus insulation dealain sàr-mhath aige.
Ma thèid ianan Ti agus Fe a chur an àite ianan Al anns a’ chriostal, nochdaidh an criostal gorm agus canar saifír ris. Ma thèid ianan Cr a chur na àite, nochdaidh e dearg agus canar ruadh ris. Ach, is e α-Al₂O₃ fìor-ghlan a th’ ann an saifír gnìomhachais, gun dath agus follaiseach, gun neo-chunbhalachdan.
Mar as trice bidh sapphire gnìomhachais ann an cruth uaifearan, 400–700 μm de thighead agus 4–8 òirlich ann an trast-thomhas. Canar uaifearan riutha sin agus tha iad air an gearradh bho ingotan criostail. Chithear gu h-ìosal ingot ùr-tharraingte bho fhùirneis criostail singilte, gun a bhith air a lìomhadh no air a ghearradh fhathast.
Ann an 2018, dh’fhàs Companaidh Leictreonach Jinghui ann am Mongolia a-staigh gu soirbheachail criostal sapphire mòr-mheudach 450kg as motha san t-saoghal. B’ e criostal 350kg a chaidh a dhèanamh anns an Ruis an criostal sapphire as motha san t-saoghal roimhe. Mar a chithear san ìomhaigh, tha cumadh cunbhalach air a’ chriostal seo, tha e gu tur follaiseach, saor bho sgàinidhean agus crìochan gràin, agus tha glè bheag de builgeanan ann.
2. Silicon Aon-Chriostail
An-dràsta, tha purrachd de 99.9999999% gu 99.999999999% (9–11 naoinean) aig silicon aon-chriostail a thathas a’ cleachdadh airson sgoltagan cuairteachaidh amalaichte, agus feumaidh structar foirfe coltach ri daoimean a bhith aig ingot silicon 420 kg. Ann an nàdar, tha eadhon daoimean aon-charat (200 mg) gu math tearc.
Tha cinneasachadh cruinneil de bhlocaichean silicon aon-chriostail air a stiùireadh le còig prìomh chompanaidhean: Shin-Etsu Iapanach (28.0%), SUMCO Iapanach (21.9%), GlobalWafers Taiwanach (15.1%), SK Siltron Corea a Deas (11.6%), agus Siltronic Gearmailteach (11.3%). Chan eil ach mu 2.3% de chuibhreann a’ mhargaidh aig an neach-dèanamh wafer leth-chonnsachaidh as motha ann an tìr-mòr Shìona, NSIG. A dh’aindeoin sin, mar chompanaidh ùr, cha bu chòir a chomas a bhith air a mheas ro ìosal. Ann an 2024, tha NSIG an dùil tasgadh a dhèanamh ann am pròiseact gus cinneasachadh wafer silicon 300 mm airson cuairtean amalaichte ùrachadh, le tasgadh iomlan measta de ¥13.2 billean.
Mar an stuth amh airson sgoltagan, tha ingotan silicon aon-chriostail àrd-ghlanachd ag atharrachadh bho thrast-thomhas 6-òirleach gu 12-òirleach. Tha prìomh fhùirneis sgoltagan eadar-nàiseanta, leithid TSMC agus GlobalFoundries, a’ dèanamh sgoltagan bho wafers silicon 12-òirleach mar phrìomh mhargaidh, agus tha wafers 8-òirleach gan cuir às mean air mhean. Tha am prìomh chompanaidh dachaigheil SMIC fhathast a’ cleachdadh wafers 6-òirleach sa mhòr-chuid. An-dràsta, chan urrainn ach do SUMCO Iapanach fo-stratan wafer 12-òirleach àrd-ghlanachd a thoirt gu buil.
3. Gallium Arsenide
Tha uibhearan gallium arsenide (GaAs) nan stuth leth-chonnsachaidh cudromach, agus tha am meud na pharamadair deatamach sa phròiseas ullachaidh.
An-dràsta, mar as trice bidh uaifearan GaAs air an dèanamh ann am meudan de 2 òirleach, 3 òirlich, 4 òirlich, 6 òirlich, 8 òirlich, agus 12 òirlich. Nam measg sin, tha uaifearan 6-òirleach mar aon de na sònrachaidhean as fharsainge a thathas a’ cleachdadh.
Mar as trice, is e 3 òirlich an trast-thomhas as motha de chriostalan singilte a thèid fhàs leis an dòigh Horizontal Bridgman (HB), agus faodaidh an dòigh Liquid-Encapsulated Czochralski (LEC) criostalan singilte suas ri 12 òirleach ann an trast-thomhas a thoirt gu buil. Ach, feumaidh fàs LEC cosgaisean uidheamachd àrda agus bheir e a-mach criostalan le neo-chunbhalachd agus dùmhlachd dì-àiteachaidh àrd. Faodaidh na dòighean Vertical Gradient Freeze (VGF) agus Vertical Bridgman (VB) criostalan singilte suas ri 8 òirlich ann an trast-thomhas a thoirt gu buil an-dràsta, le structar caran cunbhalach agus dùmhlachd dì-àiteachaidh nas ìsle.
Tha teicneòlas cinneasachaidh airson uaifearan GaAs leth-inslithe 4-òirleach agus 6-òirleach air a mhaighstireachd sa mhòr-chuid le trì companaidhean: Sumitomo Electric Industries à Iapan, Freiberger Compound Materials à a’ Ghearmailt, agus AXT à na SA. Ro 2015, bha còrr is 90% den chuibhreann margaidh aig fo-stratan 6-òirleach mu thràth.
Ann an 2019, b’ e Freiberger, Sumitomo, agus Beijing Tongmei a bha os cionn margaidh chruinneil nan fo-stratan GaAs, le earrannan margaidh de 28%, 21%, agus 13% fa leth. A rèir tuairmsean leis a’ chompanaidh comhairleachaidh Yole, ràinig reic chruinneil nan fo-stratan GaAs (air an tionndadh gu co-ionannachdan 2-òirleach) timcheall air 20 millean pìos ann an 2019 agus thathar an dùil gun tèid iad thairis air 35 millean pìos ro 2025. Chaidh luach timcheall air $200 millean a thoirt do mhargaidh chruinneil nan fo-stratan GaAs ann an 2019 agus thathar an dùil gun ruig e $348 millean ro 2025, le ìre fàis bliadhnail co-mheasgaichte (CAGR) de 9.67% bho 2019 gu 2025.
4. Criostal Singilte Silicon Carbide
An-dràsta, faodaidh a’ mhargaidh làn thaic a thoirt do fhàs chriostalan singilte silicon carbide (SiC) le trast-thomhas de 2 òirleach agus 3 òirleach. Tha mòran chompanaidhean air aithris gu bheil iad air fàs gu soirbheachail ann an criostalan singilte SiC seòrsa 4H 4 òirleach, a’ comharrachadh coileanadh Sìona air ìrean den chiad ìre ann an teicneòlas fàs criostail SiC. Ach, tha beàrn mòr ann fhathast mus tèid a mhalairteachadh.
San fharsaingeachd, tha ingotan SiC a tha air am fàs le dòighean ìre-leaghaidh an ìre mhath beag, le tighead aig ìre ceudameatair. Tha seo cuideachd na adhbhar airson cosgais àrd wafers SiC.
Tha XKH gu sònraichte a’ dèanamh rannsachadh is leasachadh agus giullachd gnàthaichte air prìomh stuthan leth-chonnsachaidh, nam measg saifhir, silicon carbide (SiC), uaifearan silicon, agus ceirmeag, a’ còmhdach an t-sreath luach gu lèir bho fhàs criostail gu innealachadh mionaideach. A’ cleachdadh comasan gnìomhachais aonaichte, bidh sinn a’ toirt seachad uaifearan saifhir àrd-choileanaidh, fo-stratan silicon carbide, agus uaifearan silicon fìor-ghlan, le taic bho fhuasglaidhean gnàthaichte leithid gearradh gnàthaichte, còmhdach uachdar, agus saothrachadh geoimeatraidh iom-fhillte gus coinneachadh ri iarrtasan àrainneachdail fìor àrd ann an siostaman laser, saothrachadh leth-chonnsachaidh, agus tagraidhean lùth ath-nuadhachail.
A’ cumail ri inbhean càileachd, tha cruinneas aig ìre micron, seasmhachd teirmeach >1500°C, agus strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr aig na toraidhean againn, a’ dèanamh cinnteach à earbsachd ann an suidheachaidhean obrachaidh cruaidh. A bharrachd air an sin, bidh sinn a’ toirt seachad fo-stratan cuartz, stuthan meatailt/neo-mheatailteach, agus co-phàirtean ìre leth-chonnsachaidh eile, a’ comasachadh gluasadan gun fhiosta bho bhith a’ dèanamh prototàip gu cinneasachadh mòr do luchd-dèiligidh thar ghnìomhachasan.
Àm puist: 29 Lùnastal 2025