籽晶边长对SAPMAC法蓝宝石晶体放肩阶段生长质量的影响

温度场的控制是蓝宝石生长过程关键技术问题。采用有限元方法研究了冷心放肩微量提拉法蓝宝石单晶生长过程中籽晶的边长对晶体生长放肩阶段温度场内温度分布、流场分布和晶体的等效应力分布的影响。结果表明:当籽晶边长为24mm时,放肩阶段熔体的轴径向温度变化平缓,温度场内温度分布均匀,熔体的流动和晶体的热应力均适合晶体的生长。     

SAPMAC法长蓝宝石晶体的温场设计、工艺分析与控制

采用SAPMAC法, 以a向为结晶取向, 生长出φ 240mm ×210mm, 重27.5kg的完整透明的蓝宝石单晶. 从理论上探讨了缺陷密度及晶体开裂与温度分布、生长速率、冷却速率等晶体生长工艺参数之间的关系. 设计了SAPMAC法生长大尺寸晶体的最佳温场分布、 工艺控制. 利用专用设备加工出大尺寸晶棒、板状窗口, 并测试了标准样品的红外透过性能.     

水溶液提拉法实现KDP单晶柱面扩展

利用水溶液提拉法,把籽晶放在育晶器的底部,沿〈110〉方向进行提拉生长,生长出了截面较大的KDP单晶12mm×12mm×31mm。〈110〉方向的生长速度较传统的溶液降温法得到了一定的提高。这主要是由于提拉使得晶体在提拉方向上的溶质边界层梯度持续发生变化造成的。     

蓝宝石品体生长方法研究

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。     

蓝宝石单晶光纤耐高温包层研究

光纤高温传感器是一种利用高温单晶光纤作光纤传感头进行辐射测温和控制的新型传感器。在恶劣环境下 ,单晶光纤的表面完整性易受到破坏 ,影响光纤的传输性能 ,必须对光纤采取一定的保护措施。本文介绍了用溶胶 -凝胶法对蓝宝石单晶光纤涂覆透明多晶氧化铝包层的研究背景 ,制作原理 ,实验过程和结果分析。     

蓝宝石单晶的质量评价及检验方法

针对目前蓝宝石单晶在半导体衬底、激光窗口等方面的广泛应用,本文主要介绍了光学级蓝宝石单晶（包括晶棒、晶片或晶块）的内部质量要求及作为LED衬底应用所需进行的质量检验。     

温梯法生长掺碳强韧化蓝宝石单晶的研究

研究了温梯法生长不同浓度石墨碳掺杂蓝宝石单晶的室温力学性能。实验发现在蓝宝石单晶中, 掺入适量石墨碳可以显著提高晶体常温断裂强度和断裂韧性, 而不损害晶体的可见和近红外透过性能。当其掺入的石墨浓度为5×10^-3时, 蓝宝石单晶的断裂强度和断裂韧性平均分别提高到752 MPa和2.81 MPa·m1/2, 而其可见和近红外透过率依然达80%。掺杂的石墨碳在蓝宝石晶体中部分作为晶格间隙离子, 对蓝宝石单晶的开裂具有钉扎作用, 达到提高蓝宝石单晶常温力学性能的效果。但是过量石墨碳的掺杂会引起掺质的组分偏析, 晶体中出现碳包裹物, 从而导致晶体力学性能和光学性能的下降。     

蓝宝石单晶光纤高温传感头的高温损伤机制

揭示了蓝宝石单晶光纤高温传感头在高温下的性能劣变现象,指出光纤表面在高温下的永久损伤是产生性能劣变的主要原因。通过对光纤表面的显微分析,明确了损伤的主要机制为外部杂质在高温下与光纤表面的相互作用。并由此确认特殊的光纤表面保护可以保证蓝宝石单晶光纤高温传感头在高温下的稳定工作。     

蓝宝石的应用及单晶强韧化研究进展

蓝宝石具有硬度大、强度高、抗腐蚀性强及良好的光学和化学特性,已被广泛应用于众多高科技领域,其突出的光学透过性有望成为新一代电子产品屏幕的盖板材料。然而蓝宝石单晶的冲击韧性差是本征缺陷,这将限制其在电子消费产品上的应用。近年来,国内外对蓝宝石的功能开发与应用,以及蓝宝石单晶强韧化进行了大量的研究。首先,对蓝宝石的相关性能进行了详细的介绍,综述了蓝宝石在光学、半导体、激光等领域的应用;其次,总结了蓝宝石通过掺杂合金元素、掺杂石墨粉、粒子注入以及铁、钛共掺杂等方法进行强韧化的研究进展,这些方法均可不同程度地提高蓝宝石单晶的断裂强度和断裂韧性;最后,对未来蓝宝石功能材料的应用以及蓝宝石强韧化工作的发展趋势进行了分析和探讨。     

导模法生长微孔蓝宝石晶体工艺及性能研究

采用导模法生长了内孔径470 μm的蓝宝石晶棒和内孔径160 μm板形蓝宝石晶体。基于求解拉普拉斯方程的数值解, 得到生长界面处微孔的熔体膜轮廓曲线, 采用插入钼丝的方法设计了生长模具以形成和维持晶体内的微孔尺寸, 同时解决了微孔蓝宝石长晶生长过程中的两个难点: (1)获得高质量的蓝宝石晶体; (2)在蓝宝石晶体中形成并维持所需的内孔尺寸。所生长的晶体透明完整、无开裂、双晶摇摆曲线测定显示其衍射半峰宽为3.8°, 具有良好的结晶质量     

导模法生长白宝石单晶中的缺陷观察

本文采用导模法生长出了白宝石（1102）片晶和（0001）棒晶．在此基础上实验观察了白宝石单晶中的位错、亚晶界和小品面等缺陷的形态、数量及分布,讨论了生长条件对它们的影响．结果表明,晶体生长速率和籽晶质量是影响晶体缺陷的两个主要因素．     

导模法生长蓝宝石单晶光纤的缺陷和光学特性研究

通过导模法(EFG)成功生长了蓝宝石单晶光纤(直径400~1000 μm, 长度500 mm)。光纤的横截面大致为圆形, 侧面无明显的小面, 直径变化小于40 μm。本研究对晶体缺陷, 例如微气泡, 包裹物和生长条纹等进行观察与分析, 得出: 大多数微气泡是球状的, 且存在于光纤的外侧缘; 在蓝宝石光纤外侧面也观察到少量的钼包裹物元素; 新模具在前几次使用中往往会产生更多的钼夹杂物, 在多次使用后降低。通过对熔体膜流体流动的实验和数值模拟, 研究蓝宝石光纤中微气泡尺寸和分布, 实验和数值模拟的结果显示出良好的一致性。微气泡的分布取决于熔体膜处的流体流动模式, 流体流动的涡流使微气泡在热毛细对流作用下移动到蓝宝石光纤外侧缘。633 nm处的吸收损耗为9 dB/m, 包裹物和表面不规则性会增加散射损耗。     

掺钛蓝宝石激光晶体中夹杂物的分析

本文用大视场光学显微镜、电子探针观察和分析了掺钛蓝宝石激光晶体中夹杂物的形状、尺寸大小及元素组成，并提出消除和减少这些夹杂物的方法．     

泡生法生长掺碳钛宝石激光晶体的研究

钛宝石激光晶体在现代高功率激光领域具有重要的应用价值, 但大尺寸、高品质的晶体生长仍是当前钛宝石应用面临的重大难题. 本文研究了泡生法技术生长大尺寸掺碳钛宝石激光晶体, 结果显示, 泡生法生长得到的直径180 mm、30 kg的钛宝石没有出现应力集中的开裂等宏观缺陷现象, 钛离子在晶体中分布均匀接近理论值, 晶体的FOM值达到200. 该研究对低红外残余吸收, 高品质因素、大尺寸钛宝石激光晶体的生长应用具有重要的现实意义.     

蓝宝石晶体与N–BK7玻璃的高温界面黏着

目的 评估蓝宝石晶体作为玻璃热压模具的可行性。方法 通过系统地开展玻璃热压试验,获知蓝宝石晶体与N–BK7玻璃在不同热压温度、载荷、保温时间条件下的界面黏着状况,并初步探究蓝宝石晶体晶向的影响。使用CCD相机、金相显微镜和场发射扫描电子显微镜（SEM）对热压试验后的蓝宝石晶体模具表面形貌进行表征,运用能量色散X射线光谱（EDS）对模具表面黏着物质的成分进行分析。结果 热压温度是蓝宝石晶体与N–BK7玻璃界面黏着最主要的影响因素;在热压温度600～700℃、保温时间3～25 min、载荷0～1 000 g的条件范围内存在不发生黏着的区域边界;在不同的条件下,蓝宝石晶体表面的黏着残留物分布也有所不同。通过选取合适的工艺参数,蓝宝石晶体在600℃以上时与N–BK7玻璃表现出较好的抗黏着性,体现了其在玻璃微纳热压印模具领域的潜在应用。结论 详细揭示了蓝宝石晶体与N–BK7玻璃在不同热压温度、保温时间、载荷下的界面黏着状况,并且成功地将蓝宝石晶体模具表面的微结构复制到了N–BK7玻璃上,为蓝宝石晶体用于玻璃微纳热压印模具提供了试验依据。