洛陽西格馬爐業(yè)藍寶石團隊與同濟大學晶體中心團隊合作研發(fā)藍寶石晶體生長新方法,提出了一系列藍寶石生長的新思路新理論,共申報***20項,一波***狀藍寶石即將問世,讓世人垂涎三尺的“鴿子蛋”不再是奢望!
人造藍寶石的化學成分主要是三氧化二鋁,具有耐腐蝕,高硬度的物理特性,堪稱地球上硬度***高的物質(zhì)之一,它幾乎不可能被刮花。與天然藍寶石的成分一樣,同樣價值不菲!
藍寶石單晶的制備工藝路線較多,其中比較典型有以下幾種:提拉法(CZ),坩堝下降法,熱交換法(HEM),泡生法(KY)。除了以上幾項主流的方法外,還有溫度梯度法(TGT)、焰熔法、導模法(EFG),水平結(jié)晶法(HDC)等泡生法(KY)是由美國Kyropouls發(fā)明,這種方法是將一根受冷的籽晶與熔體接觸,如果界面的溫度低于凝固點,則籽晶開始生長,為了使晶體不斷長大,就需要逐漸降低熔體的溫度,同時旋轉(zhuǎn)晶體,以改善熔體的溫度分布。也可以緩慢的(或分階段的)上提晶體,以擴大散熱面。晶體在生長過程中或生長結(jié)束時不與坩堝壁接觸,這就大大減少了晶體的應力。導模法(EFG)是將原料置于鎢鉬坩堝中,借由高調(diào)波感應加熱器加熱原料使之熔化,于坩堝中間放置模具,利用毛細作用讓溶體攤平于模具的上方表面,形成一薄膜,放下籽晶使之碰觸到薄膜,于是薄膜在晶種的端面上結(jié)晶,形成與晶種相同結(jié)構的單晶,籽晶緩慢往上拉升,逐漸生長單晶,同時坩堝中供應熔體補充薄膜。
藍寶石作為一種重要的技術晶體,由于***人工藍寶石晶體材料在0.2~5.50μm波段內(nèi)具有較好的透光性,紅外透過率幾乎不隨溫度變化,對紫外線、可見光的透射率也很高,因此常用它來代替其它光學材料制作光學元件、透紅外線光學窗片,并被廣泛地應用于紅外及遠紅外軍用裝備方面,如:應用于夜視紅外和遠紅外瞄準鏡、夜視攝像機等儀器和衛(wèi)星、空間技術的儀器儀表中以及用作高功率激光器的窗口、各種光學棱鏡、光學窗口、UV和IR窗口及透鏡、低溫實驗的觀察口、航海航天航空用高精密儀器儀表等方面得到充分應用。藍寶石應用具有廣闊的前景,尤其是在電子消費和LED基礎應用領域,隨著藍寶石生產(chǎn)技術的不斷提高以及生產(chǎn)成本的持續(xù)降低,除了以往LED襯底的應用外,藍寶石在近年廣受各產(chǎn)業(yè)的關注,世界各國無不看好藍寶石襯底商機。藍寶石襯底主要是用在生產(chǎn)LED晶圓上的材料,具有高硬度、高介電系數(shù)、高熱導系數(shù)等優(yōu)越特性。目前可用于LED襯底的材料主要有硅、碳化硅、藍寶石、氮化鎵等。由于硅單晶和氮化鎵晶格匹配太差無法商業(yè)化應用;碳化硅單晶成本價格較高,目前市價約是藍寶石晶體的5倍以上,且只有美國科瑞公司掌握成熟技術,目前占市場應用不到10%;氮化鎵單晶制備更是困難,雖然同質(zhì)外延質(zhì)量***好,但價格是藍寶石晶體的數(shù)百倍。綜上所述,預計在未來10到30年范圍,藍寶石單晶仍然是LED襯底材料的理想選擇。除了應用在智能手機和穿戴式設備之外,還包括蘋果、三星、LG等高端智能手機的相機鏡頭保護蓋和HOME鍵,藍寶石基板更被市場期待可應用在光學、航天科技和軍事等領域。
從當前藍寶石材料的應用來看,LED需求預計消耗200萬到300萬片的產(chǎn)能,而隨著高端手機和平板鏡頭、home鍵應用的普及以及Apple watch的市場導入,藍寶石材料的應用將越發(fā)廣闊。目前,市場對于藍寶石材料的低迷情緒主要在于GTAT 的破產(chǎn)。投資機構認為,藍寶石此次階段性失敗的原因在于技術與成本控制,但從長期來看,只要存在新領域應用的可能,新材料生產(chǎn)的工藝、技術、成本等問題都會隨著時間的遷移而被逐步消除。美國***科技雜志《Popular Science》日前公布了一年一度的100項***佳科技成果,其中手機藍寶石屏幕被評為十大***新技術之一。藍寶石屏幕的出現(xiàn)將會減少屏幕的損壞,大大提高手機的耐用度。
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