洛陽西格馬爐業(yè)藍(lán)寶石團(tuán)隊(duì)與同濟(jì)大學(xué)晶體中心團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)藍(lán)寶石晶體生長新方法,提出了一系列藍(lán)寶石生長的新思路新理論,共申報(bào)***20項(xiàng),一波***狀藍(lán)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(lán)寶石的化學(xué)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(lán)寶石的成分一樣,同樣價(jià)值不菲!
藍(lán)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(xiàng)主流的方法外,還有溫度梯度法(TGT)、焰熔法、導(dǎo)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(diǎn),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(shí)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(kuò)大散熱面。晶體在生長過程中或生長結(jié)束時(shí)不與坩堝壁接觸,這就大大減少了晶體的應(yīng)力。導(dǎo)模法(EFG)是將原料置于鎢鉬坩堝中,借由高調(diào)波感應(yīng)加熱器加熱原料使之熔化,于坩堝中間放置模具,利用毛細(xì)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(gòu)的單晶,籽晶緩慢往上拉升,逐漸生長單晶,同時(shí)坩堝中供應(yīng)熔體補(bǔ)充薄膜。
藍(lán)寶石作為一種重要的技術(shù)晶體,由于***人工藍(lán)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(xué)材料制作光學(xué)元件、透紅外線光學(xué)窗片,并被廣泛地應(yīng)用于紅外及遠(yuǎn)紅外軍用裝備方面,如:應(yīng)用于夜視紅外和遠(yuǎn)紅外瞄準(zhǔn)鏡、夜視攝像機(jī)等儀器和衛(wèi)星、空間技術(shù)的儀器儀表中以及用作高功率激光器的窗口、各種光學(xué)棱鏡、光學(xué)窗口、UV和IR窗口及透鏡、低溫實(shí)驗(yàn)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(yīng)用。藍(lán)寶石應(yīng)用具有廣闊的前景,尤其是在電子消費(fèi)和LED基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域,隨著藍(lán)寶石生產(chǎn)技術(shù)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(yīng)用外,藍(lán)寶石在近年廣受各產(chǎn)業(yè)的關(guān)注,世界各國無不看好藍(lán)寶石襯底商機(jī)。藍(lán)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(dǎo)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(lán)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(yīng)用;碳化硅單晶成本價(jià)格較高,目前市價(jià)約是藍(lán)寶石晶體的5倍以上,且只有美國科瑞公司掌握成熟技術(shù),目前占市場應(yīng)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(jià)格是藍(lán)寶石晶體的數(shù)百倍。綜上所述,預(yù)計(jì)在未來10到30年范圍,藍(lán)寶石單晶仍然是LED襯底材料的理想選擇。除了應(yīng)用在智能手機(jī)和穿戴式設(shè)備之外,還包括蘋果、三星、LG等高端智能手機(jī)的相機(jī)鏡頭保護(hù)蓋和HOME鍵,藍(lán)寶石基板更被市場期待可應(yīng)用在光學(xué)、航天科技和軍事等領(lǐng)域。
從當(dāng)前藍(lán)寶石材料的應(yīng)用來看,LED需求預(yù)計(jì)消耗200萬到300萬片的產(chǎn)能,而隨著高端手機(jī)和平板鏡頭、home鍵應(yīng)用的普及以及Apple watch的市場導(dǎo)入,藍(lán)寶石材料的應(yīng)用將越發(fā)廣闊。目前,市場對于藍(lán)寶石材料的低迷情緒主要在于GTAT 的破產(chǎn)。投資機(jī)構(gòu)認(rèn)為,藍(lán)寶石此次階段性失敗的原因在于技術(shù)與成本控制,但從長期來看,只要存在新領(lǐng)域應(yīng)用的可能,新材料生產(chǎn)的工藝、技術(shù)、成本等問題都會(huì)隨著時(shí)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(xiàng)***佳科技成果,其中手機(jī)藍(lán)寶石屏幕被評為十大***新技術(shù)之一。藍(lán)寶石屏幕的出現(xiàn)將會(huì)減少屏幕的損壞,大大提高手機(jī)的耐用度。
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