САПФИР В ЗАБРОШЕННОЙ ПРОМЗОНЕ

Недалеко от поста ГАИ на аргавандской трассе, после помпезно отстроенных казино, особняков и мебельных магазинов, чередой сменяющих друг друга, дорога сворачивает влево, создавая разительный контраст с вычурными постройками, вытянувшимися плотным рядом по направлению к аэропорту "Звартноц". Огромная территория, напоминающая заброшенную промзону, утыканную полуразрушенными и недостроенными производственными сооружениями, которые в последние два десятка лет, видимо, разбирали даже не по камням, а по гвоздям все, кому не лень.

СЕРЕДИНЕ 80-х ГОДОВ ЗДЕСЬ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО НАМЕРЕВАЛИСЬ отстроить промышленный узел "Ахтанак", где предполагалось задействовать порядка семи предприятий, специализирующихся в области электроники, для создания единой производственной цепи на базе строящегося тогда гигантского завода "Марс", располагающегося неподалеку. В центре участка была даже запущена мощная подстанция, чтобы суметь обеспечить потребности в электричестве планируемых к запуску предприятий.

В непосредственной близи с подстанцией находились складские помещения, куда должны были завозить высококлассное оборудование для строящихся заводов. Однако стенам этого здания суждено было на долгое время стать пристанищем для потерпевших от землетрясения, а затем для беженцев из Азербайджана и лишь спустя много лет обрести свое производственное назначение. После масштабных ремонтных работ, длившихся на протяжении последнего года, в реконструированном здании с фасадом синего цвета готовятся сейчас к запуску нового завода по выращиванию, а впоследствии и обработке технического монокристалла сапфира.

Будущее за светодиодом

ЗАО "Астра-Кристаллс", основанное в 2011 году, изначально сумело собрать воедино все необходимые для успешного дела компоненты, намереваясь приступить к инновационному производству, сохранив при этом достижения советской школы и сформировав профессиональную команду инженеров. Но главное в том, что компания вовремя сориентировалась, увидев свободное "окно" на местном рынке.

ТЕМ ВРЕМЕНЕМ МИРОВОЙ РЫНОК САПФИРА в последние годы растет в среднем на 20% в год. Подобный интерес к выращиванию кристаллов вызван стремительным увеличением спроса на них в качестве подложек для производства сверхъярких светодиодов, лазеров, мониторов телевизоров, экранов мобильных телефонов и т.п. Кстати, искусственные кристаллы привычны для нас и в быту: из них, например, делают стекла часов, которые нельзя поцарапать.

- В электронике все микросхемы создаются на подложках, которые могут быть из разных материалов, к примеру, из чистейшего кремния, кварца. Стремительное же развитие отрасли мощных светодиодов для осветительной техники привело к использованию подложек из сапфира в силу его кристаллической структуры, прочности (второй по твердости материал после алмаза) и теплостойкости. Ведь он плавится при температуре 2200 градусов по Цельсию, а когда создается сильный источник света в одной точке, то выделяется колоссальное тепло. Для того чтобы структура полупроводников при этом не изменялась, нужны подложки, стойкие к теплу. В этом случае можно создавать сильный источник света на одной и той же поверхности, - детально ввел нас в курс дела директор ЗАО "Астра-Кристаллс" Норайр ХАЧАТРЯН.

Сегодня в Армении шлифовкой и специальным полированием сапфировых пластин для силовых транзисторов занимается ООО "Синкристалл" (бывший аштаракский завод "Транзистор"). Правда, объемы выпуска тут небольшие, примерно 250 тыс. пластин в год размером 2 дюйма, но именно от этого завода оттолкнулась идея наладить в Армении производство по выращиванию кристаллов, которые на начальном этапе могут обрабатываться на бывшем "Транзисторе". В перспективе "Астра-Кристаллс" намерена самостоятельно заняться обработкой выращенных сапфиров, получая пластины большего размера, поскольку весь мир сейчас движется в этом направлении. Ведь большой размер подложки позволяет одновременно создавать большее количество чипов из нее, а значит, существенно снизить себестоимость продукции.

- В ближайшее время будет высокий спрос на 4-дюймовые пластины, потом появится потребность в 6 дюймах, а будущее вообще за 8- и 12-дюймовыми подложками. Поэтому мы решили, что будем выращивать кристалл исходя из будущих потребностей рынка, тем более что размеры нашего кристалла в 60 кг вполне подходят под 6-дюймовую пластину, - уточнил наш собеседник.

Успех зависит от опытной руки

К моменту нашего визита на завод здесь размещали 10 установок для роста искусственных кристаллов, завезенных из России, с Экспериментального завода научного приборостроения Российской академии наук. Уже к концу сентября, после монтажа оборудования, начнется непосредственно процесс выращивания первых кристаллов, а до конца года количество установок будет доведено до 20 плюс еще столько же в течение следующего года.

ЧТО КАСАЕТСЯ ОБЪЕМОВ ПРОИЗВОДСТВА, ТО ОНИ ДИКТУЮТСЯ мощностью самой установки, которая за один цикл, длящийся чуть больше двух недель, способна обеспечить рост 60-килограммового кристалла. С учетом того, что часть оборудования может периодически находиться на сервисном обслуживании, в среднем завод планирует выйти на объемы производства в 3 тонны ежемесячно.

На первый взгляд ростовые установки, где выращиваются сапфиры, выглядят незатейливо: блестящий бак вполовину человеческого роста, рычаги, индикаторы... Сам процесс выращивания сапфира тоже кажется довольно простым, тем более что все автоматизировано до мелочей. На самом деле вырастить кристалл, да еще таких размеров и соответствующей чистоты, под силу только профессионалам своего дела.

То, что поначалу кажется всего лишь блестящими баками, в реалиях представляет собой вакуумную камеру, где между стенками течет вода, охлаждающая установку. Ведь внутри температура достигает свыше 2200 градусов, а система экранов из вольфрама и молибдена, которой оснащена установка, не позволяет теплу уходить, как бы экранируя ее. В эту камеру вставляется специальный тигель из вольфрама, по форме напоминающий обыкновенное ведро, которое заполняется уплотненным раза в 4 оксидом алюминия. С виду это образование смахивает на отвалившийся от айсберга кусок, покрытый ледяными пупырышками. Далее начинается 2-дневный процесс расплава, после чего специалисты приступают непосредственно к затравке этой смеси.

Вот на этой стадии человеческий фактор играет самую серьезную роль, поскольку весь успех зависит от того, насколько опытна рука, опускающая затравку из сапфира с ориентированным направлением кристаллической решетки в расплав оксида алюминия. Кстати, по той же аналогии готовится мацун, когда в молоко в качестве закваски кладется немного самого мацуна. Так вот, затравка медленно опускается внутрь, а через специальную систему подачи воды с нее убирается тепло. Как только она касается поверхности расплава, начинается процесс кристаллизации методом Киропулоса-Мусатова, при котором выращенный кристалл принимает форму огромной бутылки. Такой кристалл можно разрезать на цилиндры, а потом получать из них сапфировые пластины.

НА ВЫРАЩИВАНИЕ 60-КИЛОГРАММОВОГО САПФИРА ТРЕБУЕТСЯ, как уже отмечалось, примерно две недели, после чего два дня кристалл охлаждается: в вакуумную камеру подается специальная среда - воздух или нейтральный газ, - ускоряющая процесс охлаждения. Остатки тепла убирают специально подготовленной водой, которая течет по спиралям установки через автоматизированную систему подачи воды от компании Siemens.

Однако на новом заводе намерены также выращивать сапфир методом горизонтальной направленной кристаллизации, разработанным в свое время нашим соотечественником Х. Багдасаровым. Для этих целей сейчас по заказу "Астра-Кристаллс" изготавливается необходимое оборудование, которое в скором времени будет уже задействовано.

- Наша продукция пойдет как на экспорт, так и местным компаниям, специализирующимся в области обработки оптических элементов, с учетом того, что этот рынок довольно динамично развивается у нас в последние годы. Уже на следующий год мы хотим наладить у себя и процесс обработки кристаллов. Что касается требуемого для роста кристаллов сырья - специально очищенного оксида алюминия, - то пока будем его закупать, возможно, сотрудничая с Ванадзорским химкомбинатом. Но для обеспечения высокого качества конечной продукции, ее низкой себестоимости и независимости от поставщиков мы планируем через несколько месяцев самостоятельно очищать порошок оксида алюминия методом гарнисажной плавки в предусмотренных для этого стерильных помещениях, где уровень чистоты такой же, как в операционных залах, - резюмировал директор компании "Астра-Кристаллс".