單晶生長(cháng)爐是制備高純度單晶體的核心設備,其核心用途是通過(guò)熔融、提拉、凝固等工藝,將多晶材料轉化為結構完整、純度高的單晶體,廣泛支撐半導體產(chǎn)業(yè)、太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展,還用于光學(xué)材料制備與科研實(shí)驗等領(lǐng)域。具體用途可分為以下幾類(lèi):
1.半導體產(chǎn)業(yè)核心材料制備
單晶生長(cháng)爐是芯片制造的關(guān)鍵設備,通過(guò)直拉法、區熔法等工藝生長(cháng)高純度單晶硅棒,這些硅棒經(jīng)切割、研磨后成為半導體晶圓,用于制作集成電路、分立器件、傳感器等核心元件。其中,直拉法單晶爐可生產(chǎn)大直徑單晶硅棒,滿(mǎn)足芯片的尺寸需求;區熔法單晶爐則能制備超純硅單晶,適配對純度要求較高的半導體器件生產(chǎn)。
還可用于生長(cháng)鍺、砷化鎵、硅鍺合金等非硅半導體單晶,為光電子器件、射頻器件等特殊半導體產(chǎn)品提供原材料。
2.太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵應用
用于生產(chǎn)太陽(yáng)能級單晶硅棒,這些硅棒被切割成單晶硅片后,可制作較好的太陽(yáng)能電池板。不同類(lèi)型的單晶生長(cháng)爐適配不同光伏需求,如垂直梯度凝固法單晶爐適合生產(chǎn)大面積、低成本的太陽(yáng)能級單晶硅,導模法單晶爐則以節能、低成本優(yōu)勢在光伏硅單晶生產(chǎn)中廣泛應用。
3.光學(xué)與功能材料制備
可生長(cháng)藍寶石、激光晶體等光學(xué)單晶材料,這些材料用于制作 LED 襯底、光學(xué)透鏡、激光器件等,在光電顯示、激光技術(shù)領(lǐng)域不可或缺。
還能制備磁致冷材料、熱電材料、超導材料等功能單晶,例如通過(guò)光學(xué)浮區法單晶爐生長(cháng)的鎳 - 錳 - 錫合金單晶,是室溫磁致冷技術(shù)的重要材料;高溫高壓光學(xué)浮區爐可生長(cháng)外爾半金屬單晶,為拓撲物理研究提供支撐。
4.科研與教學(xué)領(lǐng)域的應用
在高校、科研機構中,單晶生長(cháng)爐用于材料科學(xué)的基礎研究,例如探索新型單晶材料的生長(cháng)機理、研發(fā)具有特殊性能的晶體結構,也可作為教學(xué)設備,幫助學(xué)生理解晶體生長(cháng)的工藝過(guò)程與原理。