蓝宝石项目晶体生长技术研究报告
蓝宝石项目晶体生长技术研究报告
蓝宝石项目晶体生长技术研究报告蓝宝石是一种非常珍贵且重要的宝石，具有很高的价值和美观度。
为了满足市场需求，并提高蓝宝石的生产效率和质量，不断进行研究和开发新的晶体生长技术。
本报告将介绍蓝宝石项目晶体生长技术的研究进展。
首先，晶体生长技术是指通过控制晶体生长条件，使蓝宝石在合适的环境中快速生长。
目前，常见的蓝宝石晶体生长技术有几种，分别是六角晶体生长法、上升法和束流法。
这些技术在实践中都取得了很好的效果。
第一种技术是六角晶体生长法。
这种方法是在合适的高温和高压条件下，通过溶液中的蓝宝石种子使晶体从上部逐渐生长。
这种方法的优点是可以获得较大尺寸的蓝宝石晶体，同时还能控制其形状和质量。
然而，这种方法的缺点是生长周期较长，且由于生长过程中溶液中杂质的存在，会对晶体的纯度造成一定的影响。
第二种技术是上升法。
这种方法是通过在熔融的混合溶液中加入蓝宝石种子，然后逐渐降低温度使晶体从下部生长。
相对于六角晶体生长法，这种方法的优点是生长周期短，且晶体纯度较高。
然而，这种方法也有其缺点，即在晶体生长过程中易产生内部应力，导致晶体不稳定。
第三种技术是束流法。
这种方法是通过将精细制备的蓝宝石晶体放在真空室中，然后利用电子束照射或离子束轰击的方式促进晶体生长。
这种方法的优点是生长周期较短，同时可以控制晶体的形状和分布。
然而，这种方法的缺点是依赖于高成本的设备和技术，且需要更多的研究和改进。
总结来说，蓝宝石项目晶体生长技术的研究取得了一定的进展。
不同的生长技术各有优缺点，需要根据具体需求选择适合的方法。
未来还需要继续深入研究，提高蓝宝石晶体生长的效率和质量，以满足市场的需求。
蓝宝石晶体生长技术
整理课件
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Al2O3分子结 构
蓝宝石晶体结构图 （其中黑点为氧离子，白点为铝离子）
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基本性质
蓝宝石单晶是一种简单配位型氧化物晶体，呈各向异性，属六方 晶系，晶格参数a=b=0.4758nm，c=1.299 1 nm，α=β=90°， γ=120°。
蓝宝石单晶的透光范围为0.14-6.0μm，覆盖真空紫外、可见、 近红外到中红外波段，且在3-5μm波段具有很高的光学透过率；具 有高硬度(仅次于金刚石)、高强度、高热导率、高抗热冲击品质因 子的力学及热学性能；具有耐雨水、沙尘、盐雾等腐蚀的稳定化学 性能；具有高表面平滑度、高电阻率及高介电性能。
Ti:Al2O3激光器还应用于非线性物理、太赫兹产生、时间分辨光谱 学、频标计量学、多光子显微镜及生物医学成像等基础研究方面。
Ti:Al2O3激光器在军事与工程方面也应用广泛。如激光测距、光电 干扰、红外对抗、致盲武器等军事领域，以及激光通信、海洋探测、 大气环境监测、激光手术及微加工等诸多领域。
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（1）高温超导薄膜的衬底，如Tl系薄膜TlBa2Ca2Cu3Oy、 Tl2Ba2CaCu2O8；
（2）红外光学材料的衬底，如近红外材料的碲镉汞晶体(HgCdTe)， Ⅲ-Ⅴ族化合物的砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)，Ⅱ-Ⅵ 族化合物的硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化镉(CdTe)、氧化锌 (ZnO)、SiO2及金刚石等；
这些优良的光学、力学、热学、化学及电学性能决定了它在军事 及民用领域中的重要地位和作用。
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（1）化学稳定性：蓝宝石具有高度的化学稳定性，在绝大多数 化学反应过程中不会被腐蚀。
（2）机械特性：蓝宝石单晶因其高硬度和高强度，可以在温度 范围从超低温至1500℃高温之间的不同环境中保持高强度、耐磨耗 与高度的稳定性。同时是目前已知的硬度最高的氧化物晶体材料， 仅次于金刚石达莫氏9级。
蓝宝石晶体生长技术
201311438 付现伟
一、蓝宝石
蓝宝石(Sapphire)是一种Al2O3的单晶，属于刚玉族矿物，三方晶 系。就颜色而言，单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的，晶体内含 有钛离子（Ti3+）与铁离子（Fe3+）时，会使晶体呈现蓝色，蓝宝 石由此得名。若含有Cr离子时，呈现红色，称红宝石。
4、原料熔化
大约加热到电压约10—10.5Volt 时，推估温度达2100℃（蓝宝石 的熔点约2040℃），可使原料完 全溶化，形成熔体。在实验过程 中，以电压值来推断温度。
炉体加热时观察到的炉体内部的情况
氧化铝原料熔化后形成熔体情形
5、下籽晶
在下籽晶前，必须先作净化籽晶的动作，净化籽晶是将籽晶底端熔化 一部分，使预定生长晶体之籽晶表面更干净，以提高晶体生长的质量
高硬度
医用人造骨骼，人造关节，牙齿等
高熔点、高温稳定性好
窗口材料及各种光学镜片
化学惰性
GaN 外延衬底材料
光学性能优良
珠宝首饰
二、蓝宝石晶体生长
熔体法生长的蓝宝石晶 体具有生长速度快、纯度高、 完整性好、尺寸较大，目前 最常用的蓝宝石晶体生长方 法，而泡生法工艺约占目前 市场的70%。
提世 拉界 法上 、主 导要 模的 法熔 、体 热生 交长 换方 法法 、包 泡括 生晶 法体 。
泡生法(Kyropoulos method)原理示意图
泡生法的主要优点是：
1.较快的生长率（0.1—25mm/h） 2.高质量(光学等级) 3.大尺寸，无污染 4.低缺陷密度 5.高产能 6.较佳的成本效益
泡生法主要缺点是：
对生长设备的要求比较高
泡生法生长晶体的一般步骤：
1、填充原料及架设籽晶
蓝宝石晶体项目可行性研究报告范文
蓝宝石晶体项目可行性研究报告范文
摘要
本报告旨在研究蓝宝石晶体项目的可行性，针对此项目提出财务调查、技术分析以及市场调查的结果分别进行分析，主要结果表明该项目具有良
好的经济可行性，值得投资。
关键词：蓝宝石晶体项目；可行性；财务；技术；市场
1. Introduction
蓝宝石晶体项目是一个新的项目，它的目的是在采用蓝宝石晶体技术
和设备制造各种蓝宝石晶体制品。
蓝宝石晶体制品的需求量在近几年增长
了很多，表明将来会有好的前景。
为了使这项项目更加可行，我们进行了
财务调查、技术分析和市场调查。
本文将对此进行综合分析，以求得可行
性报告的最终结论。
2. Financial survey
2.1. Investment cost
此项目的投资成本主要包括设备投资、土地投资和施工成本。
预计设
备投资额约为6000万元，土地投资额约为3000万元，施工投资额4000
万元。
2.2. Investment returns
此项目的投资回报主要是获得蓝宝石晶体制品的销售收入，按照市场
调查的结果，预计年销售收入约为2.8亿元，平均年折现率15%计算，预
期总收益约约为23.7亿元。
3. Technical analysis 3.1. Process selection。
CZ法蓝宝石晶体生长工艺研究
200mm 蓝宝石晶体生长工艺研究-CZ 法晶体生长工艺主要分为引晶、缩颈、放肩、晶体生长、退火、冷却四个过程。
晶体生长过程中均匀缓慢的提拉晶体 ,晶体不与坩埚壁接触 ,避免了晶体生长过程中的寄生成核。
实验分析与讨论实验发现晶体有开裂及线形的散射颗粒。
晶体开裂取决于温度梯度、生长速率等生长工艺参数 ;线形散射颗粒则取决于温场、功率控制及炉膛的洁净度等工艺条件。
3. 1 生长速率对晶体开裂的影响根据界面稳定条件分别为界面附近熔体和晶体中的温度梯度, Kl,ks 分别为熔体和晶体的热导率 , L 为结晶潜热 ,ρ为晶体密度。
从 (3)中可以看出晶体的最大生长速率取决于晶体中温度梯度的大小 ,要提高晶体的生长速率 ,必须加大晶体中的温度梯度 ,但是 ,晶体中温度梯度太大 ,将会增加热应力 ,引起位错密度增加 ,甚至导致晶体开裂。
考虑热效应对晶体开裂的影响 ,这时允许的最大热应力为 (1)(2)从 (3)、(4)式中可以看出 :晶体中允许的最大热应力 (或热应变 )与生长极限速率成正比。
故 ,为得到高质量完整的晶体 ,通常生长速率低于极限生长速率。
否则 ,由于晶体生长速率过快 ,将会引起高的热应力 ,引起位错密度增加 ,晶体结构完整性变差 ,导致晶体开裂。
另一方面我们可以看出 ,实际上在保证晶体中温度梯度稳定的条件下 ,适当减少熔体中的轴向温度梯度也可以增大晶体生长速率。
蓝宝石晶体具有较大的导热系数 ,在适当的较小的轴向温度梯度温场以及在保证径向温度合理的条件下 ,更有利于凸生长界面的形成 ,也就相对提高了晶体生长速率。
本实验 ,在生长 A l2O3晶体的过程中 ,采取分段生长晶体 ,以保持恒定的结晶速率与晶体等径。
生长速率为 2. 5～3. 0mm /h,此速率对 A l2O3晶体开裂基本上没有影响。
3. 2 热效应对晶体开裂的影响在晶体生长过程中 ,由于温场不合理 ,温度梯度过大 ,冷却速率过快等都会使晶体产生热应力 ,产生相对形变 ,造成晶体开裂。
蓝宝石晶体生长项目可行性研究报告
蓝宝石晶体生长项目可行性研究报告中咨国联出品目录第一章总论 (9)1.1项目概要 (9)1.1.1项目名称 (9)1.1.2项目建设单位 (9)1.1.3项目建设性质 (9)1.1.4项目建设地点 (9)1.1.5项目负责人 (9)1.1.6项目投资规模 (10)1.1.7项目建设规模 (10)1.1.8项目资金来源 (12)1.1.9项目建设期限 (12)1.2项目建设单位介绍 (12)1.3编制依据 (12)1.4编制原则 (13)1.5研究范围 (14)1.6主要经济技术指标 (14)1.7综合评价 (16)第二章项目背景及必要性可行性分析 (17)2.1项目提出背景 (17)2.2本次建设项目发起缘由 (19)2.3项目建设必要性分析 (19)2.3.1促进我国蓝宝石晶体生长产业快速发展的需要 (20)2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (20)2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (21)2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (21)2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (21)2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (22)2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (22)2.4项目可行性分析 (23)2.4.1政策可行性 (23)2.4.2市场可行性 (23)2.4.3技术可行性 (23)2.4.4管理可行性 (24)2.4.5财务可行性 (24)2.5蓝宝石晶体生长项目发展概况 (24)2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (25)2.5.2试验试制工作情况 (25)2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (25)2.5.4蓝宝石晶体生长项目建议书的编制、提出及审批过程 (26)2.6分析结论 (26)第三章行业市场分析 (27)3.1市场调查 (27)3.1.1拟建项目产出物用途调查 (27)3.1.2产品现有生产能力调查 (27)3.1.3产品产量及销售量调查 (28)3.1.4替代产品调查 (28)3.1.5产品价格调查 (28)3.1.6国外市场调查 (29)3.2市场预测 (29)3.2.1国内市场需求预测 (29)3.2.2产品出口或进口替代分析 (30)3.2.3价格预测 (30)3.3市场推销战略 (30)3.3.1推销方式 (31)3.3.2推销措施 (31)3.3.3促销价格制度 (31)3.3.4产品销售费用预测 (31)3.4产品方案和建设规模 (32)3.4.1产品方案 (32)3.4.2建设规模 (32)3.5产品销售收入预测 (33)3.6市场分析结论 (33)第四章项目建设条件 (34)4.1地理位置选择 (34)4.2区域投资环境 (35)4.2.1区域概况 (35)4.2.2地形地貌条件 (35)4.2.3气候条件 (35)4.2.4交通区位条件 (36)4.2.5经济发展条件 (37)第五章总体建设方案 (39)5.1总图布置原则 (39)5.2土建方案 (39)5.2.1总体规划方案 (39)5.2.2土建工程方案 (40)5.3主要建设内容 (41)5.4工程管线布置方案 (42)5.4.2供电 (44)5.5道路设计 (46)5.6总图运输方案 (46)5.7土地利用情况 (46)5.7.1项目用地规划选址 (46)5.7.2用地规模及用地类型 (46)第六章产品方案 (49)6.1产品方案 (49)6.2产品性能优势 (49)6.3产品执行标准 (49)6.4产品生产规模确定 (49)6.5产品工艺流程 (50)6.5.1产品工艺方案选择 (50)6.5.2产品工艺流程 (50)6.6主要生产车间布置方案 (57)6.7总平面布置和运输 (57)6.7.1总平面布置原则 (57)6.7.2厂内外运输方案 (57)6.8仓储方案 (58)第七章原料供应及设备选型 (59)7.1主要原材料供应 (59)7.2主要设备选型 (59)7.2.1设备选型原则 (60)7.2.2主要设备明细 (60)第八章节约能源方案 (63)8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (63)8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (63)8.2.1能源消耗种类 (63)8.2.2能源消耗数量分析 (64)8.3项目所在地能源供应状况分析 (64)8.4主要能耗指标及分析 (64)8.4.1项目能耗分析 (64)8.4.2国家能耗指标 (65)8.5节能措施和节能效果分析 (65)8.5.1工业节能 (65)8.5.2电能计量及节能措施 (66)8.5.3节水措施 (66)8.5.4建筑节能 (67)8.6结论 (68)第九章环境保护与消防措施 (69)9.1设计依据及原则 (69)9.1.1环境保护设计依据 (69)9.1.2设计原则 (69)9.2建设地环境条件 (69)9.3 项目建设和生产对环境的影响 (70)9.3.1 项目建设对环境的影响 (70)9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (71)9.4 环境保护措施方案 (72)9.4.1 项目建设期环保措施 (72)9.4.2 项目运营期环保措施 (73)9.4.3环境管理与监测机构 (74)9.5绿化方案 (75)9.6消防措施 (75)9.6.1设计依据 (75)9.6.2防范措施 (75)9.6.3消防管理 (77)9.6.4消防设施及措施 (77)9.6.5消防措施的预期效果 (78)第十章劳动安全卫生 (79)10.1 编制依据 (79)10.2概况 (79)10.3 劳动安全 (79)10.3.1工程消防 (79)10.3.2防火防爆设计 (80)10.3.3电气安全与接地 (80)10.3.4设备防雷及接零保护 (80)10.3.5抗震设防措施 (81)10.4劳动卫生 (81)10.4.1工业卫生设施 (81)10.4.2防暑降温及冬季采暖 (82)10.4.3个人卫生 (82)10.4.4照明 (82)10.4.5噪声 (82)10.4.6防烫伤 (82)10.4.7个人防护 (82)10.4.8安全教育 (83)第十一章企业组织机构与劳动定员 (84)11.1组织机构 (84)11.2激励和约束机制 (84)11.3人力资源管理 (85)11.4劳动定员 (85)11.5福利待遇 (86)第十二章项目实施规划 (87)12.1建设工期的规划 (87)12.2 建设工期 (87)12.3实施进度安排 (87)第十三章投资估算与资金筹措 (89)13.1投资估算依据 (89)13.2建设投资估算 (89)13.3流动资金估算 (91)13.4资金筹措 (91)13.5项目投资总额 (92)13.6资金使用和管理 (97)第十四章财务及经济评价 (98)14.1总成本费用估算 (98)14.1.1基本数据的确立 (98)14.1.2产品成本 (99)14.1.3平均产品利润与销售税金 (100)14.2财务评价 (100)14.2.1项目投资回收期 (100)14.2.2项目投资利润率 (101)14.2.3不确定性分析 (101)14.3综合效益评价结论 (104)第十五章风险分析及规避 (106)15.1项目风险因素 (106)15.1.1不可抗力因素风险 (106)15.1.2技术风险 (106)15.1.3市场风险 (106)15.1.4资金管理风险 (107)15.2风险规避对策 (107)15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (107)15.2.2技术风险规避对策 (107)15.2.3市场风险规避对策 (107)15.2.4资金管理风险规避对策 (108)第十六章招标方案 (109)16.1招标管理 (109)16.2招标依据 (109)16.3招标范围 (109)16.4招标方式 (110)16.5招标程序 (110)16.6评标程序 (111)16.7发放中标通知书 (111)16.8招投标书面情况报告备案 (111)16.9合同备案 (111)第十七章结论与建议 (112)17.1结论 (112)17.2建议 (112)附表 (113)附表1 销售收入预测表 (113)附表2 总成本表 (114)附表3 外购原材料表 (115)附表4 外购燃料及动力费表 (116)附表5 工资及福利表 (117)附表6 利润与利润分配表 (118)附表7 固定资产折旧费用表 (119)附表8 无形资产及递延资产摊销表 (120)附表9 流动资金估算表 (121)附表10 资产负债表 (122)附表11 资本金现金流量表 (123)附表12 财务计划现金流量表 (124)附表13 项目投资现金量表 (126)附表14 借款偿还计划表 (128)附表 (130)附表1 销售收入预测表 (130)附表2 总成本费用估算表 (131)附表3 外购原材料表 (132)附表4 外购燃料及动力费表 (133)附表5 工资及福利表 (134)附表6 利润与利润分配表 (135)附表7 固定资产折旧费用表 (136)附表8 无形资产及递延资产摊销表 (137)附表9 流动资金估算表 (138)附表10 资产负债表 (139)附表11 资本金现金流量表 (140)附表12 财务计划现金流量表 (141)附表13 项目投资现金量表 (143)附表14借款偿还计划表 (145)第一章总论总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。
蓝宝石晶体生长技术
蓝宝石晶体生长技术蓝宝石是一种非常珍贵的宝石，其具有高度的透明度和魅力的蓝色光泽。
然而，天然蓝宝石的价格昂贵且稀缺，因此科技界提出了人工合成蓝宝石的方法。
本文将介绍蓝宝石晶体的生长技术。
高温高压生长法是较为传统的一种方法。
它模拟了地球内部的高温高压环境，利用合适的矿物质和金属盐在高温高压条件下进行晶体生长。
在这个过程中，先将金属盐溶解在熔剂中，然后将蓝宝石种子放置在溶液中促进晶体生长。
这种方法由于需要高温高压环境，相对较难控制，但可以制备更大尺寸和更高质量的蓝宝石晶体。
化学气相沉积法是一种相对较新的技术，它采用气相材料进行晶体生长。
在这个过程中，将金属源和气相原料（如铝和气氙）连续供应到高温反应室中，使其在晶体基底上沉积，并逐渐形成完整的蓝宝石晶体层。
与HPHT法相比，化学气相沉积法更容易控制和扩展生产规模，适用于生产更薄的蓝宝石晶片。
无论采用哪种生长方法，蓝宝石晶体的质量都受到很多因素的影响。
其中，晶体的化学纯度、温度、压力、溶液成分和生长速度等因素都非常重要，直接影响着蓝宝石晶体的结构和质量。
为了获得高质量的蓝宝石晶体，科研人员还在不断研究改进这些生长技术。
例如，改变晶体生长的初始条件、优化晶体的生长环境、选择合适的基底材料等方法，都有助于提高蓝宝石晶体的质量和产率。
蓝宝石晶体的人工合成在很大程度上满足了市场对宝石的需求。
它不仅可以大量生产高质量的蓝宝石晶体，还可以根据市场和消费者需求来调整颜色、尺寸和形状。
此外，与天然蓝宝石相比，人工合成的蓝宝石更加经济实惠，也更环保可持续。
总的来说，蓝宝石晶体的生长技术是一项重要的宝石制造技术。
通过不断改进和创新，可以生产出高质量、低成本的蓝宝石晶体，满足市场需求，并为宝石行业带来巨大的发展潜力。
热交换法生长蓝宝石晶体的研究
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引言
蓝 宝 石 由 于具 有 极 好 的 热导 性 ， 电气 绝 缘 性 ，透 光 性 ，化学 稳 定性 ，以及 耐 高温 ，高 强 度 ，高 硬 度等 一 系列 优 良 的 特 性 ，被 广 泛 地 应 用 于 国 防 与 民 用 工 业 的 许 多领 域 ，蓝 宝石 单 晶其 红外 波 段的 透过 率 几乎 不 随温 度 而 变化 并 具 有和 玻 璃 匹配 封接 的 膨胀 系数 ，因而 蓝 宝石 晶体 是红 外 军 用装 置 、导 弹 、潜 艇 、卫 星 空 间技 术 、探测 和 高 功率 强激光 等 的 窗 口材料 ，优 质光 学 材料 ，耐 磨 轴承 材 料 等 。
碳 化硅 衬 底 ，硅衬 底 因技 术 不成 熟 ，碳 化硅 衬 底 因成 本太 高 ，都 无 法 推广 应 用 ，蓝 宝石 衬底 应 用量 超 过 了９ ５ ％，是 应 用最 广 、工艺 最完善 的Ｌ Ｅ Ｄ 衬 底材料 。
关键 词
热 交换 法 ；蓝 宝石 晶体 ；Ｈ ｅ 气
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｐ ｐ ｈ ｉ ｒ ｅ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｓ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ①３ ８ ｏ ｍｍ ｘ２ ５ ｏ ｍｍ ｉ ｎ ｓ ｉ ｚ ｅ ａ ｎｄ １ １ ７ ． ６ ＫＧ ｉ ｎ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｈ ａ ｄ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ｇ ｒ ｏ ｗｎ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ Ａ ａ ｘ ｉ ｓ ｂ ｙ ｍｅ ｎｓ ａ ｏ ｆ Ｈｅ ａ ｔ Ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｉ ｎ ｒａ ｆ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｓ 、 Ｋｎ ｏ ｏ ｐ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ 、ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｏ ｆ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ、 ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ 、 ｐｅ ａ ｋ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｈ ａ ｌ ｆ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｆ ｓ ａ ｐ ｐ ｈ ｉ ｒ ｅ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｈ ａ ｄ ｂ ｅ ｅ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ，ｉ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｓ ａ ｐ ｐ ｈ ｉ ｒ ｅ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｈ ｏ ｍｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ，ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ａ ８ ５ ％ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｔ ａ ｎｃ ｅ ｂ ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｒａ ｆ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｓ ， ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ａ ｖ ｅ ｒ ｙ ｌ ｏ ｗ ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｏ ｎ ｌ ｙ ６ ７ ７ ｐ ｉ ｔ ｓ ／ ｃ ｍ２ ，ａ ｎ ｄ ｖ ｅ ｒ ｙ
蓝宝石晶体生长工艺研究
蓝宝石晶体生长工艺研究【摘要】蓝宝石晶体具有硬度大、熔点高、物理化学性质稳定的特点,是优质光功能材料和氧化物衬底材料,广泛用于电子技术,军事、通信、医学等国防民用, 科学技术等领域。
自19 世纪末, 法国化学家维尔纳叶采用焰熔法获得了蓝宝石晶体后,人工生长蓝宝石工艺不断发展, 除了焰熔法外还有冷坩埚法、泡生法、温度梯度法、提拉法、热交换法、水平结晶法、弧熔法、升华法、导模法、坩埚下降法等。
本文主要对应用较为广泛的焰熔法、提拉法、泡生法、热交换法、导模法、下降法、等生长工艺进行论述。
【关键词】蓝宝石晶体晶体生长工艺研究蓝宝石晶体的化学成分是氧化铝(a -AI2O3 ),熔点高达2050C,沸点3500C,硬度仅次于金刚石为莫氏硬度9，是一种重要的技术晶体。
蓝宝石晶体在光学性能、机械性能和物理化学性质方面表现出了优异性能,因此被各行业广泛应用,同时随着现代科学技术的发展,对蓝宝石晶体的质量要求也不断提升,这就对蓝宝石晶体生长工艺提出了新的挑战。
焰熔法。
确切来讲焰熔法是由弗雷米、弗尔、乌泽在1885 年发明的，后来法国化学家维尔纳叶改进、发展并投入生产使用。
焰熔法是以Al2O3 粉末为原料，置于设备上部，原料在撒落过程中通过氢及氧气在燃烧过程中产生的高温火焰，熔化，继续下落，落在设备下方的籽晶顶端，逐渐生长成晶体。
焰熔法生产设备主要有料筒、锤打机构、筛网、混合室、氢气管、氧气管、炉体、结晶杆、下降机构、旋转平台等组成。
锤打机构使料筒振动，与筛网合作使粉料少量、等量或周期性的下落；氧气与粉末一同下降、氢气与氧气混合燃烧；在炉体设有观察窗口可通过望远镜查看结晶状况，下降机构控制结晶杆的移动，旋转平台为晶体生长平台，下方置以保温炉。
焰熔法具有生长速度快、设备简单、产量大的优点，但是生产出的晶体缺陷较多，适用于对蓝宝石质量要求不高的晶体生产。
提拉法。
提拉法能够顺利地生长某些易挥发的化合物，应用较为广泛。
提拉法工艺：将原料装入坩埚中熔化为熔体，籽晶放入坩埚上方的提拉杆籽晶夹具中，降低提拉杆使籽晶插入熔体中，在合适的温度下籽晶不会熔掉也不会长大，然后转动和提升晶体，当加热功率降低时籽晶就会生长，通过对加热功率的调节和提升杠杆的转动即可使籽晶生长成所需的晶体。
蓝宝石晶体生长技术详解
三、蓝宝石衬底片的加工工艺
机械 加工
机械 加工
晶体
晶棒
基片
晶体
晶棒
晶棒
基片
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熔体表面有凝固浮岛的照片 （a）多边形（b）长条形
下籽晶照片
6、缩颈生长
当籽晶接触到熔体时，此时将产生一固液接口，晶颈便从籽晶接触到熔 体的固液接口处开始生长。 Kyropoulos方法生长蓝宝石单晶，需使用拉晶装置来拉晶颈部分，这个阶 段主要是判断并微调生长晶体之熔体温度。若晶颈生长速度太快，表示温 度过低，必须调高温度。若晶体生长速度太慢，或是籽晶有熔化现象，表 示温度过高，必须调降温度。由缩颈的速度来调整温度，使晶体生长温度 达到最适化。
晶生长（a）示意图，（b）实际情形照片颈
7、等径生长
当温度调整到最适化时，就停止 缩颈程序，开始生长晶身，不需要 靠拉晶装置往上提拉，只需使温度 慢慢下降，熔体就在坩埚内从籽晶 所延伸出来的单晶接口上，从上往 下慢慢凝固成一整个单晶晶碇。
8、晶体脱离坩埚 9、退火 10、冷却 11、晶体检测
晶体开始生长时期照片
泡生法(Kyropoulos method)原理示意图
泡生法的主要优点是：
1.较快的生长率（0.1—25mm/h） 2.高质量(光学等级) 3.大尺寸，无污染 4.低缺陷密度 5.高产能 6.较佳的成本效益
泡生法主要缺点是：
对生长设备的要求比较高
泡生法生长晶体的一般步骤：
1、填充原料及架设籽晶
首先称取一定重量的原料装到坩 埚内，以达到充填致密之效果。之 后，将坩埚放进炉体内加热器中央。 用耐高温钨钼合金线籽晶固定在 拉晶杆上，以利下籽晶或取出晶体 时可用拉晶装置来控制高度。
2、炉体抽真空
蓝宝石晶体主要生长方法和研究现状
1 蓝宝石晶体的特质蓝宝石晶体是一种理想的晶体材料，具有良好的导热性、透光性、化学稳定性，且耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度，被广泛应用于抗高压器件、耐磨损器件、红外制导、导弹整流罩等太空、军事、科研等高科技领域[1]。
由于天然蓝宝石稀少，成本高以及化学成分不纯，因而不能被工业材料广泛使用，工业上大量应用的蓝宝石是人工合成。
本文对蓝宝石晶体的主要生长方法作了较详细介绍，综述了国内外的一些研究成果并讨论了目前存在的问题。
2 蓝宝石晶体主要生长方法2.1 坩埚下降法（VGF ）坩埚下降法的基本原理如图1所示，其生长过程为：将晶体生长的原料装入坩埚内，使其通过具有单向温度梯度的生长炉（温度上高下低），随着坩埚逐渐向下的连续运动，固液界面沿着与其运动相反的方向定向生长，熔体自下而上凝固，从而实现晶体生长过程的连续性。
坩埚形状对于是否能成功获得优质的单晶具有决定性的作用，通过设计合适的坩埚尖端形状，使得只有一个晶粒长大，终止其他晶粒的生长，以成功获得单晶，也可以在坩埚底部放置加工成一定形状和取向的籽晶，以实现单晶生长。
采用坩埚下降法生长出的晶体内应力及位错密度大，但由于坩埚密封，晶体不易被污染，纯度较高。
2.2 热交换法（HEM）热交换法应用于蓝宝石晶体生长最早在1970年，由Schmid 和Viechnicki 提出[2]。
美国Crystal Systems 公司的S.Frederick 等人[3]将热交换法用于蓝宝石晶体生长已有30多年的历史。
目前热交换法所生长的晶体直径可达430mm [4]。
热交换法的长晶原理为：在电阻加热炉底部装有热交换器，内有冷却氦气流过。
装有原料的坩埚置于热交换器的上方，籽晶放于坩埚底部中心处。
当坩埚里面的原料被加热熔化后，籽晶由于底部热交换器的冷却作用并未熔化，此时加大氦气流量，从熔体中带走的热量增加，籽晶逐渐长大，最后使坩埚内的熔体全部结晶。
生长过程中，固液界面处的温度梯度是晶体生长的驱动力，熔体的温度可通过调节石墨加热器的功率来改变，而晶体的热量可以调节通过氦气的流量带走。
蓝宝石晶体生长方法研究
蓝宝石晶体生长方法研究作者：周林来源：《硅谷》2013年第18期摘要蓝宝石单晶由于其优良的综合性能而成为当前重要的技术晶体材料之一，在各个领域都具有广泛的应用。
本文简述了蓝宝石单晶的主要性能，主要介绍了几种重要的蓝宝石单晶生长方法，并分析了各种方法的特点，最后概括了蓝宝石单晶目前及今后的主要发展方向，指出稳定工艺才是企业成熟的基础。
目前使用热交换法生长蓝宝石，最有可能在不断地增加晶体直径的情况下保持甚至提高晶锭的利用率，从而降低生产成本，在未来赢得更多更大的市场。
关键词大尺寸蓝宝石单晶；提拉法；泡生法；导模法；热交换法中图分类号：TB321 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0069-02蓝宝石又称为刚玉，是一种氧化铝的单晶，这种晶体的机械、光学性能和抗化学稳定性都很稳定，而且可以在接近2000℃的温度下使用，并保持其优异的力学和热血性能，这些都源于蓝宝石独特的晶格结构。
几年来，蓝宝石市场不断地被开发，已经覆盖了国防、科技和民用工业等很多新的领域，特别是作为现在最理想的衬底材料被应用在半导体二极管的生产中，成为一种重要的高新技术晶体。
目前国内已有多家生长蓝宝石晶体的公司，生长的蓝宝石最大可以重达130 kg，直径达400 mm以上（如图1）。
但这些技术都不太成熟，随之科学技术的发展，蓝宝石市场对晶体材料的重量、形状等要求也日益苛刻。
而且由于在实际生长和加工过程的难度很大，对设备、人员的要求也很大，所需要的蓝宝石晶坯的规格也越来越多，所以能够低成本、高质量地生长蓝宝石单晶成为目前蓝宝石上游商家的主要发展方向，如果技术成熟可以极大的满足当前对大尺寸蓝宝石晶体的需求。
1 蓝宝石生长方法从最早的火焰法生长蓝宝石到如今的热交换法，已经有无数的生长方法被不断的研究及改进，但总体来说只有一个目的，能够得到低成本、高质量的大尺寸蓝宝石单晶。
整体看来，大部分的蓝宝石晶体都是采用熔体生长的方式。
蓝宝石晶体的生长方向研究
第35卷第2期 人 工 晶 体 学 报 Vol.35 No.2 2006年4月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS Ap ril,2006 蓝宝石晶体的生长方向研究于旭东,孙广年(浙江巨兴光学材料有限公司,衢州324004)摘要:本实验采用提拉法,在中频感应加热单晶炉内,进行了不同生长方向蓝宝石晶体的生长工作,分别取[11220]和[0001]生长的晶体c面(0001)的晶片。
通过应力仪、显微观测和X射线衍射等方式对晶片的位错密度等微观缺陷以及晶体结构进行了检测。
实验表明:不同的生长方向生长得到的蓝宝石晶体的质量存在一定的差别,一般情况下,[11220]方向生长的蓝宝石晶体质量优于[0001]方向生长的晶体。
关键词:提拉法;生长方向;位错密度;衍射;晶体结构中图分类号:O78 文献标识码:A 文章编号:10002985X(2006)022******* Study on the Growth D i recti on of Sapph i re S i n gle Crysta lYU X u2dong,SUN Guang2nian(Zhejiang Juxing Op ticalMaterials Company,Quzhou324004,China)(Received15June2005)Abstract:A high quality sapphire with directi ons of[11220][a2axis]and[0001][c2axis]was gr own byCZ method.The disl ocati on density on the sliced c2p lane(0001)f or both gr owth directi ons was studiedwith X2ray diffracti on.A ll tests indicate that the quality of a s2gr own crystal is better than that of c2gr owncrystal.Key words:CZ method;gr owth directi on;disl ocati on density;diffracti on;crystal structure1 引 言蓝宝石晶体(α2A lO3)是一种耐高温、耐磨损、抗腐蚀和透光波段宽的优质光功能材料,还是使用最广泛2的氧化物衬底(主要用作半导体衬底和大规模集成电路衬底)材料之一,可用于微电子2光电子技术、军事、航空航天、通信、医学等领域,有着广阔的应用前景。
蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展
· 880·2011年蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展范志刚1，刘建军1,2，肖昊苏1，张 旺1，关春颖3，苑立波3(1. 哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001；2. 东北石油大学电子科学学院，黑龙江 大庆 163318；3. 哈尔滨工程大学理学院，哈尔滨 150001)摘 要：蓝宝石单晶因其优良的综合性能而成为最重要的中红外光学材料之一，在军民两用中都具有广泛的应用前景。
简述蓝宝石单晶的主要性能；综述蓝宝石单晶的几种重要生长方法及其最新研究成果，并分析了各制备方法的优缺点；介绍了蓝宝石单晶的应用领域及其一些最新成果；最后指出蓝宝石单晶今后的研究重点：(1)改进现有制备工艺及完善近尺寸成型技术；(2)完善蓝宝石单晶的超光滑加工理论及其技术体系。
关键词：蓝宝石单晶；提拉法；导模法；热交换法；光学窗口；整流罩中图分类号：O78 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)05–0880–12Research Progress on Growth Technique and Application of Sapphire Single CrystalF AN Zhigang 1，LIU Jianjun 1,2，XIAO Haosu 1，ZHANG wang 1，GUAN Chunying 3，YUAN Libo 3(1. School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001; 2. School of Electronic Science, Northeast PetroleumUniversity, Daqing 163318, Heilongjiang; 3. College of Science, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: Sapphire single crystal is one of the most important mid-infrared optical materials due to its excellent overall performance in both military and civil applications. This review represents the major properties of sapphire single crystal. The growth methods and recent work on the sapphire single crystal are reviewed. The advantages and disadvantages of different growth methods are analyzed. Recent work on the sapphire single crystal applications is summarized. Further studies on the sapphire single crystal involve: (1) im-provement of growth methods and the near-net-shaping technology, and (2) improvement of the theory and technology system on the ultra-smooth machining for the sapphire single crystal.Key words: sapphire single crystal; Czochralski method; edge defined film fed growth method; heat exchanger method; optical win-dow; dome现代国防科学与技术的不断进步，军事战略与战术的发展变化，使得导弹武器已成为世界多国优先发展和竞相购买的武器装备。
晶体生长总结报告范文
晶体生长总结报告范文一、引言晶体是一种由定期排列的原子、离子或分子组成的固体结构，具有高度有序性和周期性。
晶体生长是指在适当的条件下，通过物质分子或离子逐渐凝聚形成晶体的过程。
晶体生长具有广泛的应用领域，如微电子器件、激光技术、生物医学等。
本报告旨在总结晶体生长实验，分析实验结果并提出对实验的改进意见，为进一步探索晶体生长机制和优化晶体生长过程提供参考。
二、实验方法实验使用了常见的溶液法晶体生长方法，选用了三种重要的晶体：NaCl、液晶薄膜和蓝宝石。
1. NaCl晶体：通过将NaCl溶解在水中形成饱和溶液，并逐渐降低温度，观察并记录晶体生长过程。
2. 液晶薄膜：将液晶溶液涂覆在玻璃基板上，控制液晶分子的排列方向和密度，通过调节温度和电场来实现晶体生长。
3. 蓝宝石晶体：使用气相传输法，选择适当的基片和气氛条件，通过高温环境中的物理和化学反应，促使蓝宝石晶体的生长。
三、实验结果与分析1. NaCl晶体生长实验：通过实验观察发现，随着温度的降低，NaCl晶体的生长速度逐渐减慢。
当温度达到一定值时，晶体生长停止，形成稳定的晶体。
2. 液晶薄膜生长实验：实验过程中，逐渐增大电场强度和控制温度，观察到液晶薄膜晶体的生长和分子排列的变化。
实验结果表明，电场和温度是控制液晶晶体生长的关键因素。
3. 蓝宝石晶体生长实验：通过精确控制基片的材料和形状，以及气氛条件，观察到高质量的蓝宝石晶体生长。
实验结果表明，基片和气氛对蓝宝石晶体的生长起到至关重要的作用。
四、实验改进意见1. 在NaCl晶体生长实验中，可以进一步探索温度对晶体生长速度的影响，以及温度与溶液饱和度的关系。
2. 在液晶薄膜生长实验中，可以尝试不同强度的电场和温度组合，以实现更精确的液晶分子排列和更高质量的晶体生长。
3. 蓝宝石晶体生长方面，可以进一步优化气氛条件和基片材料，以提高晶体生长的效率和品质。
五、结论通过对晶体生长实验的研究和分析，我们了解到晶体生长是一个复杂且受多种因素影响的过程。
蓝宝石晶体生长衬底加工及相关设备制造项目可研报告
蓝宝石晶体生长、衬底加工及相关设备制造项目可行性研究报告二◦一二年十月目录第一章总论 ......................................................................... 错误！未定义书签1.1项目单位基本情况 .......................................... 错误！未定义书签1.2项目基本情况 .................................................... 错误！未定义书签1.3报告编制依据和研究范围............................ 错误！未定义书签1.4主要技术经济指标 .......................................... 错误！未定义书签1.5综合评价 .............................................................. 错. 误！未定义书签1.6建议........................................................................ 错. 误！未定义书签第二章项目建设的必要性与可行性.......................... 错误！未定义书签2.1项目建设背景 .................................................... 错误！未定义书签2.2项目建设的必要性 .......................................... 错误！未定义书签2.3项目建设的可行性 .......................................... 错误！未定义书签第三章市场分析与预测 .................................................. 错误！未定义书签3.1相关领域国内外研究现状及发展趋势 ... 错误！未定义书签3.2市场分析 .............................................................. 错. 误！未定义书签3.3市场预测 .............................................................. 错. 误！未定义书签第四章项目选址及建设条件 ........................................ 错误！未定义书签4.1项目选址 .............................................................. 错. 误！未定义书签4.2建设条件 .............................................................. 错. 误！未定义书签第五章建设内容及规模.................................................. 错误！未定义书签5.1建设内容 .............................................................. 错. 误！未定义书签5.2建设规模 .............................................................. 错. 误！未定义书签第六章工程技术方案....................................................... 错误！未定义书签6.1技术要求 .............................................................. 错. 误！未定义书签6.2生产技术方案及途径 ..................................... 错误！未定义书签6.3产品生产流程 .................................................... 错误！未定义书签6.4原材料供应......................................................... 错误！未定义书签6.5关键技术 .............................................................. 错. 误！未定义书签第七章工程建设方案....................................................... 错误！未定义书签7.1总图运输 .............................................................. 错. 误！未定义书签7.2建筑工程 .............................................................. 错. 误！未定义书签7.3结构工程 .............................................................. 错. 误！未定义书签7.4给排水工程......................................................... 错误！未定义书签7.5电气工程 .............................................................. 错. 误！未定义书签8.1节能措施 .............................................................. 错. 误！未定义书签8.2环保措施 .............................................................. 错. 误！未定义书签第九章项目工程管理与劳动保护 .............................. 错误！未定义书签9.1工程管理 .............................................................. 错. 误！未定义书签9.2劳动保护 .............................................................. 错. 误！未定义书签第十章项目实施进度安排 ............................................. 错误！未定义书签10.1项目前期阶段.................................................. 错误！10.2项目准备阶段.................................................. 错误！10.3项目实施阶段.................................................. 错误！第十一章投资估算与资金筹措 ................................... 错误！11.1投资估算 ............................................................ 错. 误！第十二章招投标方案....................................................... 错误！12.1编制依据 ............................................................ 错. 误！12.2招标范围 ............................................................ 错. 误！12.3招标组织形式.................................................. 错误！12.4招标方式 ............................................................ 错. 误！12.5招标信息发布.................................................. 错误！13.1分析说明 ............................................................ 错. 误！13.2经济费用、效益分析 ................................... 错误！13.3财务指标分析.................................................. 错误！13.4评价结论 ............................................................ 错. 误！第十四章社会效益分析 .................................................. 错误！14.1项目对当地经济发展和社会稳定的影响错误！14.2项目对当地相关产业发展的影响........... 错误！14.3项目对合理利用自然资源的影响........... 错误！第十五章研究结论与建议 ............................................. 错误！15.1研究结论 ......................................................... 错. 误！未定义书签。
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蓝宝石项目晶体生长技术研究报告
引用准确，并附有相关图片与数据，由蓝宝石晶体生长研究实验室专
业工作人员为你编写。
一、研究背景
蓝宝石，又称宝石石英，是一种矿物，也是最宝贵的天然宝石之一，
具有抗热、抗紫外线和压磨强度高等优良性能，是展示财富和品位的精品，一直是各类礼物礼品中的新宠。
然而，由于蓝宝石自然产量少，价格昂贵，因此难以满足市场对它的需求。
为此，蓝宝石晶体生长技术应运而生，目前已经逐渐受到业者的重视，为保证生产质量，蓝宝石晶体生长技术也迎来了发展新机遇。
二、实验原理
蓝宝石晶体生长技术是一种由晶面构成的可以按照预先设计的模型来
生长蓝宝石晶体的技术，主要是通过在搅拌溶液中添加二氧化碳等有机物质，使溶液中的成分形成极微量的枝毛状结构，然后利用电磁波原理，在
晶体生长过程中，按照模型的设计顺序形成蓝宝石晶体。
三、实验步骤
（1）首先，我们需要准备一个完整的蓝宝石晶体生长系统，包括可
以通过晶格变化而改变晶面的晶体生长装置、用于调整液体温度的加热装置、用以控制晶面的搅拌装置、用以控制晶体形成的电磁场装置。