蓝宝石市场现状及生长方法介绍
上传人:Tom整理 上传时间: 2011-08-13 浏览次数: 744 |
蓝宝石晶棒供不应求的主要原因在于MOCVD的疯狂扩张,而并不是 LED终端产品需求的增加。由于蓝宝石晶棒、基板的紧缺,MOCVD机器只有不到50%的能够开工,MOCVD的过剩中短期内将催高蓝宝石晶棒、基板价格的价格,造成终端产品价格的上涨,降低磊晶厂的毛利率。从长期看,蓝宝石晶棒、基板的紧缺必将起到大浪淘沙的作用,一部分芯片质量相对不高,成本相对较高的外延片、芯片企业将倒在普通照明市场打开之前。
蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种:
1:柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ法.先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤,再利用一单晶晶种接触到熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。晶种同时以极缓慢的速度往上拉升,并伴随以一定的转速旋转,随着晶种的向上拉升,熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上,进而形成一轴对称的单晶晶锭.
2:凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法,大陆称之为泡生法.其原理与柴氏拉晶法(Czochralskimethod)类似,先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤,再以单晶之晶种(SeedCrystal,又称籽晶棒)接触到熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶,晶种以极缓慢的速度往上拉升,但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈,待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后,晶种便不再拉升,也没有作旋转,仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固,最后凝固成一整个单晶晶碇.
晶体提拉法
晶体提拉法(crystal pulling method) 由J .Czochral ski 于1918 年发明,故又称“丘克拉斯基法”,简称CZ 提拉法,是利用籽晶从熔体中提拉生长出晶体的方法,能在短期内生长出高质量的单晶。这是从熔体中生长晶体最常用的方法之一。其优点是: (1) 在生长的过程中,可方便地观察晶体生长的状况; (2) 晶体在熔体表面处生长,不与坩埚接触,能显著地减小晶体的应力,防止坩埚壁的寄生成核; (3) 可以方便地运用定向籽晶和“缩颈”工艺,使“缩颈”后籽晶的位错大大减少,降低扩肩后生长晶体的位错密度,从而提高晶体的完整性 。其主要缺点是晶体较小,直径最多达约51~76 mm。.
泡生法
泡生法( Kyropoulos method) 于1926 年由Kyropoul s 发明,经过科研工作者几十年的不断改造和完善,目前是解决晶体提拉法不能生产大晶体的好方法之一。其晶体生长的原理和技术特点是:将晶体原料放入耐高温的坩埚中加热熔化,调整炉内温度场,使熔体上部处于稍高于熔点的状态;使籽晶杆上的籽晶接触熔融液面,待其表面稍熔后,降低表面温度至熔点,提拉并转动籽晶杆,使熔体顶部处于过冷状态而结晶于籽晶上,在不断提拉的过程中,生长出圆柱状晶体。
泡生法与提拉法生长晶体在技术上的区别是: (1) 晶体直径 在扩肩时前者的晶体直径较大,可生长出100 mm 以上直径的蓝宝石晶体,而后者则有些难度; (2) 晶体方向 前者对生长大尺寸、有方向性的蓝宝石晶体拥有更大的优势;(3) 晶体质量 泡生法生长系统拥有适合蓝宝石晶体生长的最佳温度梯度。在生长的过程中或结束时,晶体不与坩埚接触,大大减少了其应力,可获得高质量的大晶体, 其缺陷密度远低于提拉法生长的晶体,且两者生长晶体的形状也不同。
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