ЗАО «Монокристалл»

Сапфир и сапфировые пластины

Действующий завод

Акционеры портфельной компании 
АО «РОСНАНО», ОАО «Концерн Энергомера»

Технологическое направление 
Новые материалы (наноматериалы)

Место размещения производства 
Ставрополь
1400 рабочих мест

Год начала инвестирования:  2011

Общий бюджет проекта
23,64  млрд рублей
Доля РОСНАНО
1,17  млрд рублей

Развитие технологии и расширение производства сапфира и сапфировых пластин для производства светодиодов и паст для фотовольтаики

Компания «Монокристалл» — лидер на мировом рынке искусственных сапфиров, которые используются в светодиодах, в производстве смартфонов, планшетов и умных часов, для стекол камер, сенсоров отпечатков пальцев, а также дисплеев.

«Монокристалл» — крупнейший производитель мирового рынка сапфира для светодиодов. В настоящее время компания занимает 50% мирового рынка сапфира для светоизлучающих диодов. 95% продукции экспортируется в 25 стран мира. Каждая вторая светодиодная лампочка в мире изготавливается из сырья «Моноклисталла». Четыре из 10 мировых лидеров в области производства светодиодов используют сапфировые пластины, произведенные «Монокристаллом». Восемь из 10 крупнейших мировых компаний, занимающихся обработкой сапфира, потребляют сапфировые слитки, выпущенные на этом предприятии.

В 2018 году «Монокристалл» начал выпуск кристаллов искусственного сапфира больших и сверхбольших диаметров методом Киропулоса по собственной технологии — весом от 120 до 400 кг, а также сапфировых шестидюймовых пластин. Переход на выращивание кристаллов большего размера позволил компании снизить себестоимость более, чем на 20%.

В рамках проекта компания «Монокристалл» производит три вида продукции, востребованной на мировом рынке.

Сапфировые цилиндры — монокристаллы сапфира цилиндрической формы, которые являются заготовкой для производства сапфировых подложек.

Сапфировые подложки — тонкие пластины сапфира, которые применяются в опто- и микроэлектронике для наращивания на них слоев из различных материалов (нитрид галлия, кремний и др.). Такие подложки являются наиболее эффективными для производства светодиодов благодаря наилучшему соотношению цена/качество.

Серебросодержащие и алюминиевые композиционные пасты — для металлизации кремниевых солнечных элементов.

Сфера применения

  • Микроэлектроника
  • Оптоэлектроника
  • Машино- и приборостроение
  • Медицина
  • Солнечная энергетика

Основные потребители

  • Производители жидкокристаллических панелей для мониторов и телевизоров
  • Производители систем освещения
  • Производители мобильных устройств
  • Производители телекоммуникационного оборудования
  • Производители солнечных панелей

Конкурентные преимущества

  • Высокая чистота материала: > 99,997%
  • Низкое содержание примесей Ti: < 1 ppm
  • Низкая плотность дислокаций: < 103 см-2
  • Допуск по ориентации: до ± 0,05 градуса

Монокристаллический синтетический сапфир — искусственно выращиваемый кристалл, широко применяемый в микроэлектронике, оптоэлектронике, оптике, машино- и приборостроении, медицине, для изготовления «нецарапаемых» часовых стекол разных форм, а также при изготовлении голубых полупроводниковых лазеров для систем, требующих высокой плотности записи данных, например, в современных игровых приставках, плеерах формата Blue-ray и других устройствах типа HD-DVD. Сапфир является основным материалом при производстве светодиодов, так как его кристаллическая решетка позволяет наращивать эпитаксиальный слой нитрида галлия (GaN) с хорошими рабочими характеристиками и соотношением цена/качество.

Сапфировый цилиндр и пластины после резки

Сапфировый цилиндр и пластины после резки

Сапфир обладает рядом преимуществ:

  • устойчивость к высоким температурам и агрессивным средам;
  • твердость и прочность;
  • длительный срок службы (в некоторых средах срок службы сапфира в 5 раз больше срока службы кварца);
  • высокая чистота;
  • широкий спектр пропускания в ультрафиолетовом, видимом инфракрасном и СВЧ-диапазонах;
  • высокая удельная теплопроводность.

Сырьем для изготовления синтетического сапфира является оксид алюминия.

Ключевая технология производства сапфира — промышленный метод роста кристалловусовершенствованным методом Киропулоса. Этот метод позволяет выращивать кристаллы сапфира диаметром более 300 мм с низкой плотностью дислокаций до 103 см-2.

Эпи-полированные (epi-ready) сапфировые подложки — пластины, изготовленные из сапфиров кристалла и обладающие низкой шероховатостью < 0.3 нм, необходимой для последующего эпитаксиального роста гетероструктур. Epi-ready подложки являются сырьем для производителей светодиодов и микроэлектроники.

Сапфировая подложка

Сапфировая подложка

В рамках проекта планируется изготовление эпи-полированных пластин размером 2, 3, 4, 6 и 8 дюймов, а также резанных/шлифованных заготовок (как стандартных, так и по спецификациям заказчика).

Характеристики пластин, изготавливаемых в рамках проекта:

  • высокая чистота материала: > 99,997%;
  • низкое содержание примесей Ti: < 1 ppm;
  • низкая плотность дислокаций: < 103 см-2;
  • допуск по ориентации: до ± 0,05 градуса.

Сапфировые подложки в основном применяются для производства двух типов продукции:

  • Светодиодная техника и прочие продукты, созданные по технологии «нитрид галлия на сапфире». На долю данного сегмента приходится 92% совокупного потребления сапфировых подложек.
  • Высокочастотные интегральные схемы, созданные по технологии «кремний на сапфире». Несмотря на низкую величину доли данного сегмента, он также находится в фокусе внимания основных мировых производителей, так как требует более дорогостоящих высококачественных подложек с большими диаметрами (12 дюймов).

Пасты для металлизации — материал, используемый для нанесения контактов на солнечные батареи и обеспечивающий переток сгенерированной электрической энергии от кремниевого солнечного элемента к сети. Наибольшее применение паст наблюдается в солнечной энергетике.

Алюминиевая паста для металлизации кремниевых солнечных элементов

Алюминиевая паста для металлизации кремниевых солнечных элементов