藍(lán)寶石晶體是由純度大于99.999%的高純度氧化鋁(Al2O3)在長(zhǎng)晶爐里經(jīng)高溫熔化結(jié)晶而形成的六萬(wàn)晶格結(jié)構(gòu)的晶體,它具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、熔點(diǎn)高(2050℃)等性能,因此常被用來(lái)作為光學(xué)元件、紅外裝置、高強(qiáng)度鐳輻射材料及光罩材料。
藍(lán)寶石晶體具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的熱學(xué)性能,是半導(dǎo)體GaN/ Al2O3發(fā)光二極管(LED)、大規(guī)模集成電路SOI和SOS及超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)薄膜等理想的襯底材料,屬于國(guó)家重點(diǎn)支持和鼓勵(lì)發(fā)展的能源材料及光電子材料。
1、柴氏拉晶法:簡(jiǎn)稱CZ法,先將原料加熱至熔點(diǎn)后熔化形成熔湯,再利用一單晶晶種接觸到熔湯表面,在晶種與熔湯的固液界面上因溫度差而形成過(guò)冷。于是熔湯開(kāi)始在晶種表面凝固并生長(zhǎng)和晶種相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶。晶種同時(shí)以極緩慢的速度往上拉升,并伴隨以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),隨著晶種的向上拉升,熔湯逐漸凝固于晶種的液固界面上,進(jìn)而形成一軸對(duì)稱的單晶晶錠。
2、凱氏長(zhǎng)晶法:簡(jiǎn)稱KY法,大陸稱之為泡生法,其原理與柴氏拉晶法類似,先將原料加熱至熔點(diǎn)后熔化形成熔湯,再以單晶之晶種接觸到熔湯表面,在晶種與熔湯的固液界面上開(kāi)始生長(zhǎng)和晶種相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶,晶種以極緩慢的速度往上拉升,但在晶種往上拉晶一段時(shí)間以形成晶頸,待熔湯與晶種界面的凝固速率穩(wěn)定后,晶種便不再拉升,也沒(méi)有作旋轉(zhuǎn),僅以控制冷卻速率方式來(lái)使單晶從上方逐漸往下凝固,后凝固成一整個(gè)單晶晶碇。