蓝宝石的改善工艺
山东蓝宝石中黑色调的去除
科技视界Science &Technology VisionScience &Technology Vision 科技视界1山东蓝宝石的特点1.1山东蓝宝石的产状山东蓝宝石矿区位于鲁西台背斜泰沂隆断之昌乐凹陷中,东侧紧临沂沭断裂带的鄌郚—葛沟断裂。
矿区内各种成因类型的第四系皆含蓝宝石,但以冲积层底部的砂砾层和位于基岩面上的洪坡积粗碎屑堆积层为主。
山东蓝宝石产在强碱性而SiO 2不饱和的碱性玄武岩类岩石中,属于正岩浆矿床类型。
母岩浆复杂的过渡族元素组合使这类产状的蓝宝石显示共同的深蓝带黑的色调。
1.2山东蓝宝石的化学成分与致色因素山东蓝宝石中主要成分A12O 3的质量分数约为97%~99%,次要成分FeO、TiO 2、CaO。
其中FeO 占绝大多数,几乎不含Cr 2O 3或含量极少。
但有研究证明,Cr 2O 3是山东蓝宝石中红色、橙黄色、黄色等颜色的重要致色因素。
在理想状态下蓝宝石中Fe、Ti 杂质含量只占成分的万分之几,并且Fe 2+/Ti 4+=1时,蓝宝石呈现美丽的蓝色。
而山东蓝宝石的总铁含量很高,颜色越深含铁越高,深蓝色者Fe 高达1.52%,比天然优质蓝宝石的含铁量高出1~2个数量级。
顺磁共振谱的对比研究证实,蓝宝石的色调越深,Fe 3+离子的浓度越高。
Fe 3+离子产生的453nm 和477nm 吸收峰都落在可见光区蓝色光的波长和频率范围内,它们对于主波长蓝色光的吸收导致山东蓝宝石深蓝带黑的色调。
1.3山东蓝宝石的微细包裹体微细固体包裹体主要有针状铌铁金红石、刚玉微晶、磁铁矿、玄武岩火山玻璃这些规则分布的包裹体,还有镁铁尖晶石、普通辉石、橄榄石等多种包裹体。
这些数量巨大、分布密集、粒度细微的包裹体的存在是山东蓝宝石透明度低的重要原因。
根据低透明度、黑色山东蓝宝石中包裹体的情况,当复合白光沿c 轴方向传播时,将发生一定程度的散射。
散射的结果是使透射光与内反射光的强度减弱,导致颜色明度下降,产生一定的黑灰色调。
蓝宝石缺陷产生机理及改进方法研究
蓝宝石缺陷产生机理及改进方法研究在蓝宝石晶体的制备过程中，常见的晶体缺陷主要有晶体开裂、气泡与空腔、杂质及色心、位错等，缺陷的产生极大影响了晶体的使用性能。
文章从几种缺陷的产生机理着手，提出了有效降低晶体中缺陷率的措施，对生长大尺寸、高质量的蓝宝石晶体具有重要意义。
标签：蓝宝石单晶；晶体缺陷；产生机理；改进方法Abstract：In the process of sapphire crystal preparation，the common crystal defects mainly include crystal crack，bubble and cavity，impurity and color center，dislocation，and so on. Based on the mechanism of several defects，this paper puts forward effective measures to reduce the defect rate in crystals，which is of great significance for the growth of large-size and high-quality sapphire crystals.Keywords：sapphire single crystal；crystal defect；generation mechanism；improving method1 概述蓝宝石（Sapphire），又称白宝石或刚玉。
蓝宝石晶体的热学性能以及光学性能优良，化学性质稳定，广泛应用于光学和微电子领域，尤其是用作高亮度GaN 基发光二极管（LED）的外延基片材料。
LED市场的迅猛发展，要求生长出大尺寸、高质量、性能稳定的蓝宝石晶体，这就对蓝宝石生长技术提出了更高要求。
但在蓝宝石单晶的生长过程中，往往会产生一些显著影响蓝宝石性能的缺陷，比如位错、杂质及色心、气泡、晶体裂纹等。
红、蓝宝石的优化改善工艺与鉴定技巧
红、蓝宝石的优化改善工艺与鉴定技巧摘要随着我国经济的飞速发展，和人民物质生活水平的不断提高，对饰品的消费，特别是对各种宝石的消费呈现着显著增长的变化，其中，优质蓝宝石和红宝石的需求量是比较大的。
这就造成了优质蓝宝石和红宝石数量的大幅度减小。
因此，红、蓝宝石的优化处理就显得尤为重要。
本文主要介绍了改色处理和净化技术。
改色处理常用的方法有三种，包括热处理、辐照法和表面扩散处理。
净化技术常用的有两种分别是填充处理和穿孔处理。
鉴定一块宝石：首先，要区分鉴定对象是天然宝石还是合成宝石，然后再对天然宝石的优化和处理方法进行分析和鉴定。
关键字宝石, 优化改善, 鉴定技巧AbstractWith the development of the economic sociology and the improvement of the citizens’life, more and more people pursue the decorations of the high quality, especially varieties of the precious stone, which has led to the decrease of the sapphire and the ruby of top quality. So, it is important to optimize the sapphire and the ruby. Color-enhancement process and purification technique are talked about in this article.The color-enhancement process usually concludes three different methods: heat treating, radiation and surface diffusion. And crack filling and perforation are the main measures of purification technique. To identify a piece of gem, two identification skills are followed. Firstly, it is necessary to distinguish the synthetic stone from the natural gem. Secondly, it is to analyze the optimization measures.Key Words gem, optimization measures, identification skills第一章引言红宝石、蓝宝石、钻石和祖母绿一起被称为世界四大宝石。
蓝宝石新材料生产工艺流程
蓝宝石新材料生产工艺流程蓝宝石是一种非常珍贵的宝石，具有高硬度、高抗腐蚀性、高传热性和高光学透明性等特性。
由于其独特的物理和化学特性，蓝宝石被广泛用于光电子学、光学、电子、信息、通信和航空航天等领域。
然而，传统的蓝宝石生产工艺存在成本高、废料多、生产效率低等问题。
为了解决这些问题，研究人员不断探索新的蓝宝石生产工艺。
目前，一种新的蓝宝石生产工艺已经被广泛采用并得到了应用。
以下是该工艺流程的详细介绍。
1.原材料选择蓝宝石的原材料可以是天然蓝宝石，也可以是化学合成的蓝宝石。
其中，化学合成的蓝宝石成本更低，而且可以控制其物理和化学特性，因此被广泛采用。
2.蓝宝石生长化学合成蓝宝石的生长有两种方法，一种是熔融法，另一种是水热法。
（1）熔融法熔融法是将粉状或块状的蓝宝石原料加热到高温并保持液态，然后缓慢降温，使蓝宝石晶体生长。
在生长过程中需要控制温度、压力、冷却速度等多个参数，以确保晶体的质量。
（2）水热法水热法是将蓝宝石原料放入加有溶剂的高压容器中，在高温高压的条件下进行晶体生长。
在生长过程中需要控制温度、压力、溶剂浓度和生长时间等参数。
3.晶体切割和抛光晶体生长完成后，需要将晶体切割成所需的形状和尺寸，并进行抛光处理。
切割晶体的工艺需要控制切口的质量和位置，以确保后续加工的效果。
4.蓝宝石加工蓝宝石加工包括打孔、切割、切槽、钻孔等多个工艺，以制成所需的透镜、激光波导器件、光学器件、LED芯片等产品。
加工时需要控制工艺参数，以确保产品的质量和性能。
5.检验和测试蓝宝石制品生产完成后，需要进行检验和测试，以确保产品满足规定标准和要求。
检验和测试包括组装、测试和微观结构分析等多个环节。
总之，蓝宝石新材料生产工艺流程具有高效、低成本、高质量的特点，已经被广泛采用。
随着技术的不断进步和工艺的不断改进，蓝宝石新材料的应用领域将会有更广阔的前景。
6微米钻石蓝宝石减薄工艺流程
6微米钻石蓝宝石减薄工艺流程1.首先，将六微米钻石蓝宝石放入清洁的工作台上。
First, place the six-micron diamond sapphire on a clean workbench.2.然后，使用微型磨削工具将蓝宝石进行初步修整。
Next, use a miniature grinding tool to perform initial trimming of the sapphire.3.接着，使用高精度磨削设备对蓝宝石进行精细修整。
Subsequently, use high-precision grinding equipment to perform fine trimming of the sapphire.4.紧接着，进行精密测量，确保蓝宝石的厚度符合要求。
Next, perform precise measurements to ensure the thickness of the sapphire meets the requirements.5.然后，采用特殊切割工具对蓝宝石进行减薄处理。
Then, use special cutting tools to thin the sapphire.6.接下来，使用清洁溶液清洗蓝宝石，去除表面的杂质和污垢。
Following that, rinse the sapphire with a cleaning solution to remove impurities and dirt from the surface.7.然后，对蓝宝石进行干燥处理，确保其表面干净无尘。
Subsequently, dry the sapphire to ensure the surface is clean and dust-free.8.紧接着，进行最终的质量检查，确认蓝宝石的厚度和质量符合要求。
Next, perform a final quality check to confirm that the thickness and quality of the sapphire meet the requirements.9.最后，将薄的蓝宝石装入相应的容器中，并进行包装封存。
关于低品质蓝宝石高温扩散法工艺改善的相关探究
增加袁宝石的整体颜色获得了改善遥
揖参考文献铱 咱员暂张培强袁马宇.山东蓝宝石的主要致色因素[J].地质找矿论丛袁2006袁21渊06冤. 咱圆暂张蓓莉袁等.系统宝石学[M].2 版.北京院地质出版社袁2006. 咱猿暂高运明袁曾智袁潘金华.氧化铁在硼砂熔盐中溶解度研究[J].武汉科技大学学 报:自然科学版袁2006袁29渊06冤.
低品质蓝宝石原石样品表面会有大量的泥沙附着在上面袁可以采 用水洗的方法清楚遥 等到样品完全干燥之后袁将样品的信息记录下来袁 进行编号遥 圆援圆 样品酸洗
将低品质蓝宝石样品浸泡在浓度 10%的盐酸中袁 经过 48 小时的 酸洗后袁可以将样品表面以及微裂缝中所存留的杂质清除遥 经过盐酸 浸泡后的样品袁会产生一些气泡袁这就说明有金属附着在样品的表面遥 初步判断袁很有可能是铁元素遥 圆援猿 样品试剂处理
揖参考文献铱 咱员暂刘定明援影响人工林培育质量的非技术因素初步研究[J]援山地农业生物学报袁 2010渊11冤院112援 咱圆暂王树君袁王晓丹袁林继武袁等袁林业营林方法及管理措施的探讨[J]援科技创新导 刊袁2011渊34冤院216援
咱责任编辑院刘帅]
渊上接第 263 页冤处理袁随后成品遥
6 结语
综上所述袁经过高温扩散法工艺改善后的低品质蓝宝石呈现出黑 蓝色袁光泽效果良好遥 这就可以获得很大的启示袁即蓝宝石呈现黑色的 原因在于其中铁元素含量增多遥 在高温的作用下袁致色离子扩散到晶 体内部袁使蓝宝石的改变了颜色袁而颜色扩散的程度与所添加的助溶 剂液相的流动性有关遥 只有当致色离子顺着裂理侵入到蓝宝石的内部 时袁在高温的作用下才会产生内容扩散袁随着反应面积的增大袁速率的
低品质蓝宝石热处理对比试验结果如下院 样品 A-1袁 处于 1500益温度下袁 开放气氛下袁 加入 Fe2O3尧Ti02尧 AI2O3尧Na2CO3尧硼砂高温助剂袁所获得的实验结果院表面呈均匀的黑色袁 光泽透明袁切开后袁裂缝有黑色呈现袁边缘处虽然有黑色扩散层袁但是 很薄遥 样品 A-2袁处于 1500益温度下袁强氧化气氛下袁加入 Fe2O3尧Ti02尧 AI2O3尧Nn3O4 高温助剂袁所获得的实验结果院表面呈均匀的黑色袁但是 有明显的破裂遥 表面还有大量的黑色颗粒粉剂黏着袁但是没有呈现出 光泽遥 样品 B-1袁 处于 1900益温度下袁 开放气氛下袁 加入 Fe2O3尧Ti02尧 AI2O3尧Na2CO3尧硼砂高温助剂袁所获得的实验结果院表面呈均匀的黑色袁 具有较强的光泽袁切开后袁内部基本变黑袁边缘处虽然有黑色扩散层袁 但不明显袁颜色主要集中于裂缝中遥 样品 B-2袁处于 1900益温度下袁还原气氛下袁加入 Fe2O3尧Ti02尧AI2O3 高温助剂袁所获得的实验结果院表面的裂缝处呈现出黑色袁表面颜色略 微加深袁但是光泽度和透明度都没有出现明显的变化遥 样品预处理均为酸洗曰预处理时间为 24 小时遥
蓝宝石衬底表面缺陷成因分析与改进措施
蓝宝石衬底表面缺陷成因分析与改进措施作者：刘建飞周志豪吴丽琼黄建烽来源：《工业技术创新》2020年第03期摘要：蓝宝石衬底在实际量产中，约10%～15%会产生表面缺陷，导致成品返工或报废，经济损失较大。
分析实际量产作业中设备与工艺过程，探究和比较刮伤、坑洞、气泡、颗粒、崩角、色差共6种表面缺陷的失效模式，提出了技術和工艺改善措施。
在检测方式上，对比了接触式及非接触式检测工具与原理，探讨了各自的分辨率与呈现方式，为得到更有效的改善技术和工艺奠定了基础。
过程改进后，量产作业表面缺陷占比降低至5%～8%。
若要实现更低的表面缺陷占比，需进一步改良工艺过程和机台硬件配置。
关键词：蓝宝石衬底;表面缺陷;量产;失效模式;接触式检测;非接触式检测引言蓝宝石（α-Al2O3）作为发光二极管（LED）中常见的一种衬底材料，具有硬度高、熔点高、光透性好、热稳定性好和化学性质稳定等特性，至今已发展至6寸以上尺寸且具备量产的工艺能力。
衬底表面质量对后续的图形化处理（PSS）与GaN外延层的生长有很大的影响，因此需要优异的衬底加工工艺，以获取高质量衬底基片[1]。
蓝宝石衬底制备过程中，常见的外观缺陷主要有刮伤（Scratch）、坑洞（Pits）、气泡（Bubbles）、颗粒（Particle）、色差（Color defect）以及崩角（Chipping）等。
李强[2]详述了硅衬底表面缺陷的产生原因及改善措施，从而在量产条件下提升了硅衬底制备能力及表面质量。
而目前对于蓝宝石衬底表面缺陷的研究，多处于检测与分析阶段。
实际量产中，约10%～15%会产生蓝宝石衬底表面缺陷，导致成品返工或报废，造成严重经济损失，故需深入讨论缺陷的失效模式，以改善衬底表面质量，提高成品率。
本文使用KLA-Tencor Candela CS20R以及SEM SU8010等检测设备，对蓝宝石衬底量产时常见的表面缺陷进行检测、分类和分析，并结合现有条件提出有效的改善措施，从而提升量产能力，改善成品表面质量。
非化学反应的烤蓝工艺
非化学反应的烤蓝工艺
烤蓝工艺是一种非化学反应的技艺，主要是利用高温对蓝宝石和红宝石进行烤制和改良，达到改善和提升宝石的色泽和质量的目的。
烤蓝工艺一般具有以下步骤：
1. 清洗宝石。
清洗需要使用特定的溶液和设备，将宝石表面的灰尘和油脂等物质清除干净，确保后续处理能够更加精确和有效。
2. 准备烤蓝设备。
使用特定设备将宝石放置在高温环境中，在一定的时间内持续加热，通常需要高达2000摄氏度的高温环境。
3. 加热处理。
宝石在高温环境中经过一定时间的加热，因为每种宝石的材质和结构不同，所以加热时间和温度的控制非常重要，需要按照宝石的种类来决定加热时间和的温度范围。
4. 冷却宝石。
在高温环境加热一定时间后，将宝石慢慢冷却，让其逐渐恢复正常温度。
冷却时间需要适当控制，以避免宝石出现裂纹等损坏。
经过烤蓝工艺处理后的宝石，其颜色会更加鲜艳、透明度更高，同时也可改变宝石的内部构造和缺陷等。
需要注意的是，烤蓝工艺并不能对所有的宝石都产生良好的效果，因此在进行烤蓝处理时需要对宝石的质地和性质进行仔细的评估和测试。
泡生法生长蓝宝石单晶的热场改进与模拟优化
人工晶体学报第４０卷管理想的衬底材料¨。
从熔体中生长蓝宝石单晶的方法主要有提拉法、导模法、坩埚下降法、泡生法等，其中泡生法是生长大尺寸蓝宝石单晶最常用的方法。
其主要特点是晶体向熔体内生长，可以一直长到距坩埚壁１０—３０ｉＴｉｍ的位置，在整个生长过程中晶体不被提拉出坩埚。
晶体内温差小，从而有效地减小了残余应力，防止晶体开裂，并降低了位错密度旧Ｊ。
由于蓝宝石生长过程不可视，无法对生长过程进行实时观测，给晶体质量控制带来了障碍。
利用计算机数值模拟可以方便、快捷地对晶体生长过程进行优化仿真，并提供无法通过观察和测量得到的信息，大大降低了实验成本和周期。
本文采用数值模拟和对比分析的方法，对泡生法生长蓝宝石单晶的热场进行改进和优化。
目的是通过优化泡生炉内的热场，减小结晶前沿的温度梯度，降低晶体内部由于温度梯度过大而产生的缺陷，并减小加热器功耗，从而获得更高的产率和更好的晶体质量。
２模型简化与边界设定２．１物理模型和数学描述本文采用常用的坩埚外径为２５０ｌｌｌｍ的泡生法单晶炉［４】。
物理模型采用简化的二维轴对称模型，如图１。
数值模拟采用俄罗斯ＳＴＲ公司开发的晶体生长专业模拟软件ＣＧＳｉｍ，该软件用于泡生法蓝宝石单晶的生长模拟和实验验证已被大量文献所报道＂引。
模拟过程考虑了晶体、熔体和坩埚内的能量守恒，高温熔体内的湍流流动，以及半透明晶体内的镜面辐射热交换。
由于长晶过程十分缓慢，故模拟过程设为稳态。
长晶过程由以下守恒方程决定：熔体内的连续性方程：Ｘ７·ＰⅡ＝０图１炉体结构简图Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｕｒｎａｃｅ（１）熔体内的动量守恒方程：‘ｐ面ｄｕ＝一Ｖｐ＋Ｖ·（２９。
行专）＋ｐ归（ｒｏ—ｒ＞ｇ（２）晶体和熔体内的能量守恒方程：ｐｑｉｄＴ＝Ｖ·（Ａ甜Ｖｒ）一Ｖ·’ｑ。
其它固体区域的热平衡方程：Ｖ·（ＡＶＴ）一ｑ＝０固体表面问的辐射换热：ｇ≯‘＝Ｅｋ盯Ｚ＋（１一占。
一种常温蓝宝石谐振腔和优化方法
一种常温蓝宝石谐振腔和优化方法
常温蓝宝石谐振腔是一种用于激光器等光学器件中的谐振腔结构。
常温蓝宝石谐振腔由两个平行的反射镜和一个夹在其间的蓝宝石晶体组成。
这种结构可以有效地增强输入光的共振反射，从而提高谐振腔中的光增益和光场强度。
常温蓝宝石谐振腔的优化方法主要有以下几点：
1. 反射镜设计优化：反射镜的曲率半径、曲率形状、玻璃种类等参数对谐振腔的性能有着重要影响。
通过优化反射镜的设计，可以提高腔体的光束质量和光学效率。
2. 蓝宝石晶体的选择和制备：蓝宝石晶体的选择和制备对谐振腔的性能也很关键。
选择具有高光学质量和低损耗的蓝宝石晶体，并采用优化的生长和制备工艺，可以提高谐振腔的光学效率和功率输出。
3. 抑制谐振腔中的损耗：在谐振腔内部，会存在吸收和散射等损耗。
通过设计合适的光路和结构，可以减小损耗，提高光的传输效率。
4. 温度控制：常温蓝宝石谐振腔的性能受环境温度的影响较大。
通过采用有效的温度控制手段，可以稳定腔体温度，提高系统的稳定性和性能。
通过以上优化方法，可以提高常温蓝宝石谐振腔的光学性能，实现更高的光输出功率和更好的光束质量。
宝石的优化处理
一、宝石的优化处理1、优化处理解释：除切磨合抛光以外用于改善珠宝玉石的外观（颜色、净度或特殊光学效应），耐久性或可用性的所有方法，它是宝石学研究的一个重要内容。
目的：就是使宝石又更高的商业价值优化：传统的被人们广泛接受的，使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化方法处理：非传统，尚不被人们接受的优化处理方法常见方法优化方法：热处理、漂白、浸蜡、浸无色油、染色（玉髓、玛瑙）处理方法：浸有色油、充填（玻璃充填、塑料充填或其他聚合物等硬质材料充填），浸蜡（绿松石），染色，辐照、激光、钻孔、覆膜、扩散、高温高压处理。
二、优化处理的方法优化处理方法多种，按照处理特点分为：1、加热处理2、辐照处理3、染色处理（给宝石加入外来染色剂，必要时辅助以淬火或酸蚀提高孔隙度4、充填处理5、表面处理6、其他：难以归纳如激光、剥皮（珍珠）1、热处理方法主要机理⑴改变致色杂质离子的价态⑵消除不稳定的色心色心事一种能产生颜色的晶格缺陷，能选择性吸收可见光的能量而产生的颜色。
无色托帕→辐照→黄褐色→加热→蓝色⑶脱水作用⑷蜕晶质结构的逆转⑸净化或老化→有机宝石⑹消除色带、诱生裂隙→焰溶合成红蓝宝石常有弯曲生长纹→高温处理可消除或减弱弯曲生长纹，有时与红宝石不易区分⑺消除丝状色和暗色核心2、加热的温度变化3、加热设备（1）烧杯、坩埚（2）烘箱（3）马弗炉、井式与管式（4）加热釜4、热处理的主要鉴别特征（1）宝石具有天然罕见的颜色，应引起怀疑（2）热处理的表面痕迹，在抛光引起多面腰棱（3）包体溶蚀、诱发的裂隙、色带模糊（4）吸收光谱变化（5）荧光液可能变化二、表面和体扩散处理Ti+Fe→蓝Gr→红Ni→黄适量Ti→星光Fe+Gr→橙→粉红2、体扩散处理也称铍扩散（Be）3、扩散处理的鉴别特征（1）颜色分布：仅在表面，形成与琢形相关的色带（2）表面特征：再次抛光形成的多面腰棱（3）颜色浓集在裂隙、腰棱（4）固体包体溶蚀等高温热处理的特征三、高温高压处理1.高温高压处理钻石的工艺HPHT处理目前主要有两种类型，一种为处理IIa型，一种处理Ia型，但都选择褐色钻石为处理对象褐色钻石Ia→绿色IIa→无色2．HPHT处理钻石特征（1）表面和裂隙中的烧痕（2）环绕包体的裂隙（3）一些处理的无色钻石在正交偏光镜下显示强的异常消光四、辐照处理（1）镭辐照处理特点：a.颜色无法进入钻石内部，钻石的绿色仅在表层b．绿色是永久性的、不会褪色c.被处理的钻石在较长时间内有放射性，会对人体造成伤害（2）回旋加速器处理（质子、a粒子、？核）特点：a.粒子带电(+)，不能穿入钻石深部，颜色仅在钻石表面b.辐照产生的颜色为暗绿色，处理时间较长则为黑色c.经处理的钻石开始有放射性，但时间较短暂d.颜色是稳定的，长久不会褪色e.在500—900C加热，可以使绿色转变成黄色、橙色、或褐色（3）线性加速器（高能电子）特点：a.电子带电（—），但质量较a粒子小很多，因而处理钻石虽然不能穿透整个钻石，但深度可达2mm。
蓝宝石的生产工艺与设备
蓝宝石的生产工艺与设备
蓝宝石的生产工艺与设备基本步骤如下：
1. 选择原料：选择适合的蓝宝石原石，通常选取成色好、透明度高的原石来进行加工。
2. 切割与磨光：将原石切割成适当尺寸的块状，然后进行磨光，使其表面光滑。
3. 减薄与修整：将切割好的蓝宝石进行减薄处理，使其达到适当的厚度，然后进行修整，将其形状变得更加规整。
4. 磨砂：使用磨砂工具进行磨砂处理，使蓝宝石表面的不规则纹理消除，达到一定的光滑度。
5. 手工雕刻与琢磨：可以根据需要进行手工雕刻，增加蓝宝石的美观度，然后进行琢磨，使其表面呈现亮丽的光泽。
6. 清洁与检验：对加工好的蓝宝石进行清洁处理，去除表面的污垢和残留物，并进行严格的质量检验，确保其质量符合要求。
7. 设计与设置：将加工好的蓝宝石进行设计，并按照设定的要求制作成成品，可以镶嵌在珠宝、手表或工艺品等物品上。
在蓝宝石的生产过程中，常用的设备包括切割机、磨砂机、雕刻机、磨磨和研磨材料、手工工具、清洗设备等。
需要注意的是，蓝宝石的生产工艺与设备可能因生产厂家的不同而有所差异，以上仅是一般常用的工艺流程和设备。
6寸蓝宝石衬底清洁优化工艺的研究
清洗世界Cleaning World 第36卷第2期2020年2月实用技术文章编号：1671-8909（2020）2-0015-0026寸蓝宝石衬底清洁优化工艺的研究刘建飞，周志豪，吴丽琼，李瑞评，陈铭欣（福建晶安光电有限公司，福建泉州362411）摘要：本文研究6寸蓝宝石衬底表面清洁度的优化工艺，探讨清洗工艺对其影响清洁度的主要因素以及测试毛刷材质对清洗的影响，引用了双流体喷雾与物理及化学相结合的清洗方式，使表面残留颗粒数降低至约21颗。
本研究揭露了相关清洗方法与参数，可提供批量生产时的参考。
关键词：毛刷材质；双流体；工艺优化中图分类号：TU65文献标识码：A0引言蓝宝石是一种在LED元件上重要的衬底材料，并被广泛运用于众多领域。
衬底尺寸至今已发展至6寸且具备量产的工艺能力，并利用在微小化发光二极体（Micro-LED）等外延应用上。
Micro-LED是将传统的LED结构进行微小化和矩阵化，并采用CMOS集成电路工艺制成驱动电路，实现每一个像素点定址控制和单独驱动的显示技术。
Micro-LED在产业化过程中面临的一个难题是元器件的巨量转移（Mass Transfer）技术。
由于器件非常细小，转移技术要求非常高的效率、良品率和转移精度，故此技术成为Micro-LED实现量产化过程中最大的挑战。
蓝宝石衬底的最终清洗通常釆用化学浸泡、表面喷射与机械刷洗等方式，去除微量金属（Trace Metal）与有机污染物（Organic Contamination）等。
基于此，本研究目的以实际可量产为前提，测试不同实验条件，如刷洗毛刷材质、清洗剂与双流体喷雾等，观察参数优化后表面洁净的结果。
1研究材料与方法本研究使用抛光（CMP）后的6寸蓝宝石衬底，机台则以目前市场上较为普遍的单片刷洗机（厂商：江苏科沛达半导体科技有限公司，型号：KPD-526C/S1）,共有5个槽，前3槽为机械刷洗槽，第4槽为超音波清洗槽，最后1槽为离心旋干槽。
蓝宝石加工工艺流程
蓝宝石加工工艺流程
《蓝宝石加工工艺流程》
蓝宝石是一种珍贵的宝石，因其美丽的蓝色而备受人们喜爱。
蓝宝石的加工过程十分精细，需要经过多道工艺才能达到最终的成品。
下面就介绍一下蓝宝石加工的工艺流程。
首先，蓝宝石的原石会经过初步的切割和磨光，去除表面的杂质和不规则形状，使其变得更加规整。
接着，原石会进行精细的切割，根据宝石的内在结构和色泽，将其切割成各种形状的面料。
然后，这些面料会被送到专门的车间进行打磨和抛光。
这个过程需要非常耐心和细致的手工操作，以保证每块蓝宝石都能够呈现出完美的光泽和透明度。
同时，这个过程也需要使用各种不同颗粒度和材质的研磨工具，以便达到最佳的效果。
接下来，经过抛光的蓝宝石会进行温度处理，以增强宝石的色泽和透明度。
这个过程需要非常严格的控制温度和时间，以避免对宝石造成损害。
最后，经过一系列的检验和质量控制，蓝宝石才能成为最终的成品，可以被用于制作珠宝首饰或者其他装饰品。
这些成品不仅需要具有美观的外观和完美的光泽，还需要符合一定的质量标准。
总的来说，蓝宝石的加工工艺流程是一个非常复杂而又精细的
过程。
只有经过一系列严格的工艺操作和质量控制，蓝宝石才能成为令人满意的珍贵宝石。
马达加斯加低品质蓝宝石颜色成因及改善工艺研究
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ｔ ｈｅ ｈｅａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎｔ ｐｒ ｏｃｅ ｓ ｓ ｏｆ ｌ ｏ ｗ ｑ ｕａｌ ｉ ｔ ｙ ｓ ａｐｐｈ ｉ ｒ ｅ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｍａ ｄａｇ ａｓ ｃ ａ ｒ ． ｔ ｈｅ ｓ ａ ｐｐｈｉ ｒ ｅ ｓ ａ ｍ ｐｌ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ １ ３００ ℃ ～
蓝宝石实用实用工艺
lanbaoshi蓝宝石详细介绍蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构.它常被应用的切面有A-Plane,C-Plane及R-Plane.由于蓝宝石的光学穿透带很宽,从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性.因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上，它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高（2045℃）等特点，它是一种相当难加工的材料，因此常被用来作为光电元件的材料。
目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)的材料品质，而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关，蓝宝石(单晶Al2O3 )C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料.下图则分别为蓝宝石的切面图;晶体结构图上视图;晶体结构侧视图; Al2O3分之结构图;蓝宝石结晶面示意图蓝宝石结晶面示意图最常用来做GaN磊晶的是C面(0001)这个不具极性的面,所以GaN的极性将由制程决定(a)图从C轴俯看(b)图从C轴侧看蓝宝石晶体的生长方法蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种:1:柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ法.先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再利用一单晶晶种接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。
于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。
晶种同时以极缓慢的速度往上拉升，并伴随以一定的转速旋转，随着晶种的向上拉升，熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上，进而形成一轴对称的单晶晶锭.2:凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法,大陆称之为泡生法.其原理与柴氏拉晶法(Czochralskimethod)类似，先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再以单晶之晶种(SeedCrystal，又称籽晶棒)接触到熔汤表面，在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶，晶种以极缓慢的速度往上拉升，但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈，待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后，晶种便不再拉升，也没有作旋转，仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固，最后凝固成一整个单晶晶碇.蓝宝石晶体的应用：广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种:1:C-Plane蓝宝石基板这是广大厂家普遍使用的供GaN生长的蓝宝石基板面.这主要是因为蓝宝石晶体沿C 轴生长的工艺成熟、成本相对较低、物化性能稳定,在C面进行磊晶的技术成熟稳定.2:R-Plane或M-Plane蓝宝石基板主要用来生长非极性/半极性面GaN外延薄膜,以提高发光效率.通常在蓝宝石基板上制备的GaN外延膜是沿c轴生长的，而c轴是GaN的极性轴，导致GaN基器件有源层量子阱中出现很强的内建电场，发光效率会因此降低，发展非极性面GaN外延，克服这一物理现象，使发光效率提高。
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蓝宝石的改善工艺
离子扩散处理可分为表面扩散处理和体扩散处理两种，表面扩散是引入致色离子使其进入刚玉的表面晶格，从而表面颜色得到改善，但扩散层很薄，二次抛光后颜色容易变浅或被去掉；体扩散处理要加入催化剂，使得加热的过程中致色离子能够进入刚玉内部晶格，内部颜色也发生改变。
本文根据所选样品的特征加入不同的致色离子。
标签：蓝宝石；改善工艺；红外光谱；紫外光谱
1材料与方法
1.1样品
经过统计，蓝宝石以深蓝色为主，斯里兰卡的蓝宝石一般颜色较浅，缅甸的蓝宝石较透明。
实验选取以上3个产地的特征蓝宝石进行分析实验，使用样品见表1。
1.2试剂
本实验中所用助熔剂为硼砂、Na2CO3，催化剂为MgSO4·7H2O，辅助剂为Al2O3，着色剂为Co2O3、TiO2。
根据蓝宝石样品特征分别设计了下列实验配方方案，具体的添加剂种类分别为：S1：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、柠檬酸；S2：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、Co2O3；S3：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O、TiO2；S4和S7：Al2O3、硼砂、Na2CO3、MgSO4·7H2O；S5和S6：Al2O3。
1.3气氛
颜色较深的蓝宝石一般在氧化的气氛中进行反应，减少Fe2+与Ti4+的质量比（mFe2+/mTi4+），从而提高透明度；颜色较浅的蓝宝石则采用还原的方法，使部分Fe3+还原成Fe2+，提高mFe2+/mTi4+或采用加入致色离子进行离子扩散的方法进行增色。
S1～S6是在开放的条件下进行的实验，炉体和坩埚都不密封，保持的是弱的氧化气氛。
S7在还原的气氛下进行热处理。
样品S1～S4、S7中所用的催化剂为MgSO4·7H2O，加热后自身会发生化学反应：在200℃时，MgSO4·7H2O失去结晶水，加热到1124℃时，MgSO4·7H2O分解出SO2，SO2与坩埚中的H2O反应生成硫酸，这样，样品的热处理反应初期是在酸性熔剂中进行的，直至SO2完全挥发。
1.4温度
实验温度是通过高温炉自带的温度控制系统调节升降温的，控制升温速率为3℃/min，升温至1500℃，S1～S4、S7恒温时间为24h，S5、6恒温时间为36h，
降温速率保持在2.5℃/min。
1.5工艺流程
（1）将所选的蓝宝石S1～S4沿C轴切成两块：第1份用于对比，记作S1-1、S2-1、S3-1、S4-1。
S5～S7没有进行切割处理；第2份用于实验，记作S1-2、S2-2、S3-2、S4-2。
（2）将用于实验的样品进行预处理，用水浸泡12h，再用弱酸浸泡24h，洗去其中多余的物质，同时酸浸能够使得样品在高温下不易碎裂。
（3）将样品与试剂混合，加入辅助剂Al2O3，搅拌均匀于坩埚中。
S7所放的坩埚中添加高纯度的碳粉，且密封坩埚。
（4）放入硅钼棒高温电炉中加热处理。
（5）样品缓慢冷却后取出，用弱酸浸泡洗出表面多余物质。
2结果与分析
經过一系列实验，先对改善前后样品的外观进行了观察，如图1。
然后采用X荧光光谱（XRF）测试了改善前后样品表层元素的变化，同时对部分改善前后蓝宝石样品的紫外-可见吸收光谱和红外光谱等进行分析，探讨了颜色和透明度发生变化的可能原因。
2.1X荧光光谱分析（XRF）
蓝宝石主要化学成分为Al2O3，其致色的主要元素为铁和钛。
样品中天然蓝宝石中铁元素（Fe2O3）质量分数为1.47%～4.69%，平均质量分数为3.08%，而优质的蓝宝石铁元素质量分数很低，一般为0.1%～0.2%；钛元素（TiO2）质量分数为0.13%～0.3%，平均质量分数为0.21%，而优质的蓝宝石中钛元素质量分数约0.03%。
铁、钛元素比值（mFe/mTi）为4.9～36，优质蓝宝石中mFe/mTi 接近于1。
热处理后，样品铁元素（Fe2O3）质量分数为0.6%～4.71%，平均质量分数为2.65%；钛元素（TiO2）质量分数为0.07%～5.91%，平均质量分数为2.99%，mFe/mTi为0.01～0.6729。
2.2紫外-可见光吸收光谱分析
S5、S6改善过后透明度没有明显提高。
因此本实验仅对S1、S4和S7反应前后进行紫外-可见光吸收光谱对比分析。
图1中，S1-1为天然蓝宝石，S1-2为热处理的蓝宝石，对S1-1、S1-2进行紫外-可见光吸收图谱对比测试，波长范围在200～800nm。
显然，在高温1500℃、辅助剂Al2O3、助熔剂硼酸、Na2CO3和催化剂柠檬酸、MgSO4·7H3O、开放条
件下的热处理后样品S1-2的紫外-可见光吸收率明显减弱，透过率明显增强，说明样品S1-2较S1-1透明度提高。
天然蓝宝石S1-1在紫外-可见光吸收光谱中有5个吸收带，分别位于250、310、387、450、560nm附近，其中250nm附近的吸收带与Fe3+-O2-有关；310nm和387nm的吸收峰分别与Fe3+的d电子的6A1→4T1（4F）和6A1→4E（4D）的跃迁有关；450nm附近的吸收带与由Fe3+-Fe3+耦合离子对间的电荷转移所产生，而不是由单一的Fe3+电子跃迁所引起；560nm 附近的吸收带与Ti4+和Fe2+之间的电荷转移有关，Fe2+失去1个电子转变成Fe3+，外层电子结构变为3s23p63d5，同时Ti4+得到1个电子转变成Ti3+，外层电子结构变为3s23p64d1。
经过1500℃的热处理后560nm附近的吸收带减弱，说明Fe2+/Ti4+离子对减少，而蓝宝石的颜色与Fe2+/Ti4+离子对有关，从而蓝宝石样品的颜色变淡。
图2中，S4-1为天然蓝宝石，S4-2为热处理的蓝宝石，对S4-1、S4-2进行紫外-可见光吸收图谱对比测试，波长范围在200～800nm。
如图谱所示，在高温1500℃、辅助剂Al（OH）3、助熔剂硼酸、Na2CO3和催化剂MgSO4·7H2O、开放条件下的热处理后，样品S4-2的紫外-可见光吸收率明显减弱，透过率明显增强，说明样品S4-2较S4-1透明度提高。
S4-1与S4-2的吸收峰值热处理前后没有很大的改变。
但波长在410～550nm的蓝紫区处，S4-2的吸收谷较S4-1的低，说明S4-2在此处透过的蓝紫光较高，从而蓝宝石S4-2的颜色得到了一定程度的改善。
样品S7在反应前后颜色变化较大，由浅蓝色变为纯正的蓝色。
对其波长在300～800nm范围内的紫外-可见光吸收光谱进行分析，如图3。
显然，反应后574nm处的吸收峰强度明显加强，此处峰值与Ti4+和Fe2+之间的电荷转移有关，该处强度增大说明S7样品的蓝色调有所提高。
其他3处吸收峰，即377、387、41nm处的谱带没有明显变化。
说明还原气氛下，部分Fe3+被还原成Fe2+，mFe2+/mTi4+的值恰当是蓝宝石颜色纯正的重要原因。
3结论
（1）对蓝宝石进行改色处理，基于中性Al2O3体系辅助剂的开放条件下，对样品进行1500℃下恒温36h加热反应，样品的透明度没有明显变化；而在助熔剂硼酸、Na2CO3和催化剂MgSO4·7H2O的加入下，样品的透明度明显改善。
在还原气氛下，对斯里兰卡的浅色蓝宝石进行加入助剂的热处理，蓝宝石的颜色加深。
蓝宝石在偏碱性的环境下形成的，在热处理过程中加入一定的酸有利于改善效果。
（2）对热处理效果较明显的蓝宝石进行X荧光光谱分析得出：蓝宝石的透明度与所含的主要致色元素（铁和钛）质量分数有关，铁和钛的质量分数越低，其透明度越好；且蓝宝石的蓝色调与铁、钛元素比值有关，mFe/mTi值接近于1时为正蓝色，偏差较大时蓝宝石失去蓝色调。
（3）紫外-可见光吸收图谱显示：加入助熔剂和辅助剂热处理过后的蓝宝石紫外-可见光透过率较高，且以560nm为中心的吸收峰半高宽值增大。
参考文献：
[1]张蓓丽.系统宝石学[M].第2版.武汉：地质出版社，208：219-220.
[2]郭守国，王以群.宝玉石学[M].上海：学林出版社，2005：120.。