晶体长晶方向选择(Ky法)

KY晶体生长方向选择

蓝宝石晶体（ -Al2O3）是一种简单配位型氧化物晶体，属六方晶系，空间群D -R mc，六方晶系a1=a2=a3≠c；三根a轴在同一水平面上成120°角分步，c轴垂直于该平面（三根a轴的平面）。我们常常提起的A面、C面就是分别和a轴、c轴垂直的面。

蓝宝石晶体的纯度在99.99%~99.999%之间，意味这晶体中存在大量的填隙原子和杂质原子，也就是点缺陷；这些点缺陷在力场中通过成核和增殖产生位错——线缺陷。蓝宝石衬底常常提起的EPD，其实就是位错（线缺陷）与C面相交，并在C面上的投影。

如果晶体的材料的单晶性不好（与坩埚壁接触的寄生成核），就会产生面缺陷，面缺陷与C面相交，并在C面上的投影就是衬底材料常常提起名词——差排线。

在蓝宝石晶体中位错来源有二，填隙原子和杂质原子在力场中通过成核和增殖产生的，二是籽晶遗传的。同时位错线具有特殊的拓扑性质：它要么构成闭合的圈圈，要么延伸到晶体表面，绝不可能中断在晶体之中。六方晶系蓝宝石a1=a2=a3≠c；三根a轴在同一水平面上成120°角分步，c轴垂直于该平面（三根a轴的平面）。我们常常提起的A面、C面就是分别和a轴、c轴垂直的面。

这就意味着位错在沿C面垂直（C向生长）方向延伸时，所受的应力基本是平衡的，它会一直延伸到露出晶体的C面。如果是C向

生长，由于杂质和应力的存在，随着生长界面的推移，不停的有位错线产生并累加，晶体的位错会越来越高，甚至发生多晶和散点。实验数据也证明了C向生长的晶体头部的EPD要低于尾部的EPD，既晶体头部的质量要高于尾部的晶体质量。

反之，如果沿A向生长，位错线在应力场得作用下，很快的发生滑移和弯曲，很快的在C向露头，虽然不停的有新位错线产生，但不停的有位错线在C向露头消亡。实验数据也证明了A向生长的晶体头部的EPD要高于尾部的EPD，既晶体尾部的质量要高于头部的晶体质量，同时A向生长的晶体的平均质量要远远高于C向生长的晶体。

这就意味着沿C生长蓝宝石晶体对原料纯度的要求要远远高于A向生长。

同时，A向生长蓝宝石晶体符合晶体生长方向选用原子最密面的原则。