蓝宝石单晶简介
蓝宝石特性
蓝宝石晶体
蓝宝石（Sapphire）晶体——最硬的氧化物晶体，是氧化铝（Al2O3）最基本的单晶形态。
它具有高
强度、高硬度，耐高温、耐磨擦、耐腐蚀，透光性能好、电绝缘性能优良等一系列优良的理化特性。
因此，可广泛用于国防、科研、民用工业等各种要求苛刻的领域。
·Sapphire主要特点及应用：
1. 耐磨、高硬度，耐腐蚀，磨擦系数小，是精密仪表机械轴承的理想材料；
2. 耐磨、高硬度，耐腐蚀，透光性能优良，因此也是高级手表首选的表盖材料；
3. 高强度、耐腐蚀、高热导率、高热导率、高透光特性及宽透光波段（从近紫外到7um中红外波段），是理想的窗口材料和光学元件材料；
4. 电绝缘性能优良，六方对称结构，化学性能稳定，是极好的半导体、超导衬底材料（漏电容和寄生电容小）；
5. 蓝宝石C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小（与GaN之间失配率小于4％），因此，是目前GaN 蓝光LED与LD最主要的外延基片材料。
·Sapphire晶体基本特性：。
2.2.10 蓝宝石晶体
提拉法原理示意图
提拉法操作要点： 1.整个生长装置安放在封闭外 罩里，以便使生长环境中有所 需要的气氛和压强。 2.通过外罩的窗口，可以观察 到生长的情况。 3. 控制晶体品质的主要因素是 固液界面的温度梯度、生长速 率、晶转速率以及熔体的流体 效应等。
提拉法设备简图
提拉法的优点
蓝宝石晶体
森松集团（中国） 研发中心
目录
一.蓝宝石特性 二.蓝宝石应用 三.蓝宝石晶体生长方法 四.蓝宝石晶体生长详解 五.蓝宝石晶体设备制造厂 六.蓝宝石晶体生产厂家
一.蓝宝石特性
蓝宝石（Sapphire）是氧化铝（Al2O3）的单晶形态，晶 体结构为六方晶格，常被应用的切面有A-plane，C-plane 及R-plane。 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。 蓝宝石还具有高声速、高耐温、抗腐蚀、高硬度、熔点高 （2045℃）等特点。
CrystalTech ISS 全自动晶体生长炉
信基国际
信基国际有限公司 创立于1997年，于2008 年间成功引进乌克兰长 晶设备，成为全台湾第 一家代理销售蓝宝石长 晶设备之厂商，补足国 内LED产业链锁缺乏长 晶的自主性。
Waterfall 200
Waterfall 200适用于采用 KY或Cz法生长蓝宝石。 特色： 1.在真空环境中进行可控 制且稳定的生长过程； 2.设计结构独一无二的重 量感测器（电子秤）； 3.电阻加热； 4.除装载、卸载和生长过 程之初始阶段，全部自动 生长； 5.最大直径：200mm
蓝宝石AL2O3特性表
蓝宝石单晶介绍
藍寶石單晶產品型錄產品應用：藍寶石單晶可裁製成晶圓(Wafer)，做為發光二極體(LED)的基材(Substrate) ，每年產值可達上千億元。
技術設備簡介：生長藍寶石單晶之設備為一高真空高溫爐，稱為Kyropoulos長晶爐，是利用Kyropoulos 法來生長藍寶石單晶的長晶爐，其組成如下圖照片所示，共分為五個單元：1. 控制器：包括真空、電壓、加熱與冷卻速率以及拉晶速率之控制單元。
2. 爐體：包括真空系統、加熱器、坩堝及隔熱罩，其中加熱器之功率為100 kW，加熱方式為電阻式，工作溫度最高為2200℃。
真空系統之真空度可達6 × 10-5 Pa。
3. 拉晶裝置：生長晶頸時所使用的晶種升降機構。
4. 電源供應箱：電源需求：380伏特電壓以及200安培之三相電流(A-300A, B-300A, C-20A)。
5. 冷卻水系統：利用水冷方式控制爐體溫度的穩定性，溫度保持餘27~33℃之範圍。
目前擁有之6 Kg級機台(長藍寶石長晶爐)新型45 Kg級機台重量：2160 Kg機台尺寸：3m(L) x 3m(W) x 2.7m(H)產品技術規範：1. 藍寶石晶錠：單晶，透明，沒有雜質、氣泡、晶界及雙晶等巨觀缺陷。
重量45 kg，直徑220 mm，高度285 mm。
2. 藍寶石晶圓：直徑：2吋(50.8 mm)，厚度：0.4-0.5 mm，差排腐蝕坑密度小於1200 pits/cm2。
產品照片：藍寶石晶錠藍寶石晶圓研發團隊：長晶中心主任：吳玉祥長晶中心成員：機械系黃聖芳電子系洪正聰、劉竹峰、毛大喜、陳國良電機系李昆益、林坤成計畫主持人：機械系黃聖芳老師聯絡電話：校內分機：154 ext.24 or (02)27867048 ext.24手機：0921833132。
蓝宝石长晶知识
蓝宝石长晶知识蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(Al2O3)的单晶，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。
蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐腐蚀，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，因而被广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。
其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极管(LED)，大规模集成电路SOI和SOS及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。
随着近年来LED TV、LED Monitor、LED NB、LED Phone及LED照明市场的持续高速增长，强劲推动了用于制作LED基材的蓝宝石市场的需求扩张。
优点：蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗常用晶体生长方法:Czochralski Method (柴氏拉晶法，又称为提拉法)：Pull from the melt.Kyropoulos Method (凯氏长晶法，又称为泡生法): Dip and turn.温度梯度法(TGT法)EFG Method (导模法，Edge Defined Film-fed Growth): Pull through die.热交换法(Heat Exchange Method，HEM)垂直水平温度梯度冷却法(Vertical Horiaontal Gradient Freezing，VHGF): 韩国Sapphire Technology Company (STC)技术。
ES2-GSA长晶法：美国Rubicon Technology Inc.技术。
由于钨钼具有耐高温、低污染等特性，被广泛用来做蓝宝石长晶炉的热场部件，包括钨坩埚/钼坩埚、发热体、钨筒、隔热屏、支撑、底座、籽晶杆、坩埚盖等。
蓝宝石介绍
蓝宝石晶体主要用途
1
用于半导体照明产业
2
用于民用电子产品精密仪器
3
用于民用航天、军工等
半导பைடு நூலகம்照明
LED是新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高技术领域。 目前，世界各个主要国家和地区纷纷制定LED技术与产业发展计划。 高工LED产业研究所(GLII)统计数据显示，2013年中国LED行业依旧 保持快速增长态势，全年中国LED行业总产值规模为2638亿元(不含中国 港澳台地区)，同比增长28%。其中，上游芯片产值超过80亿元，中游封 装产值超过470亿元，下游应用产值超过2000亿元。 蓝宝石在照明行业主要用作LED 衬底，即LED基板，也有称之为支 撑衬底。衬底是外延层生长的基板，在生产和制作过程中，起到支撑和 固定的作用。它与外延层的特性配合要求比较严 格，否则会影响到外延层的生长或是芯片的品质 。对于制作LED 芯片来说，衬底材料的选用是首 要考虑的问题。目前蓝宝石衬底LED 产品市场占 有率高达90%以上。
内部文件V1.0
目录
1
2 3
蓝宝石的介绍 蓝宝石晶体主要用途 蓝宝石的制造过程
4
蓝宝石的市场分析
蓝宝石的介绍
蓝宝石是一种氧化铝（Al2O3）的单晶，又称为刚玉，就颜色而言， 单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的，在自然界中当蓝宝石在生长时， 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。蓝宝石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RPlane.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，它具有耐高温、抗腐蚀、高硬度（莫氏硬度为9， 仅次于钻石）、高耐磨、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。
蓝宝石单晶透光率
蓝宝石（Aluminum Oxide, Al2O3）是一种透明的氧化铝晶体，它因其优异的机械性能和高的熔点而用途广泛，尤其在珠宝和高级电子设备中。
蓝宝石可以生长成单晶，这种单晶材料具有很高的透光率。
蓝宝石单晶的透光率通常非常高，可以达到90%以上，这取决于其结晶质量和制备工艺。
高质量的蓝宝石单晶可以达到光学级透明度，即几乎所有可见光都能穿过材料。
蓝宝石单晶的透光率对其应用非常重要，例如在珠宝中，高透光率可以确保宝石的光泽和亮度；在电子设备中，高透光率有助于确保显示屏的清晰度。
蓝宝石单晶的透光性也使其在光学和光电应用中非常有用，如激光切割、光学仪器镜片、窗口材料等。
此外，蓝宝石单晶因其硬度高和化学稳定性好，也常用于耐磨和耐腐蚀的工业应用。
在实际应用中，蓝宝石单晶的透光率可能会受到表面缺陷、内部杂质和加工过程中产生的应力等因素的影响。
因此，制备过程中需要严格控制条件，以确保材料的高质量和透光率。
晶体材料蓝宝石（Al2O3）
晶体材料蓝宝⽯（Al2O3）蓝宝⽯（Sapphire,⼜称⽩宝⽯，分⼦式为Al2O3）单晶是⼀种优秀的多功能材料。
它耐⾼温，导热好，硬度⾼，透红外，化学稳定性好。
⼴泛⽤于⼯业、国防和科研的多个领域（如耐⾼温红外窗⼝等）。
同时它也是⼀种⽤途⼴泛的单晶基⽚材料，是当前蓝、紫、⽩光发光⼆极管（LED）和蓝光激光器（LD）⼯业的⾸选基⽚（需⾸先在蓝宝⽯基⽚上外延氮化镓薄膜），也是重要的超导薄膜基⽚。
除了可制作Y－系，La－系等⾼温超导薄膜外，还可⽤于⽣长新型实⽤MgB2（⼆硼化镁）超导薄膜（通常单晶基⽚在MgB2 薄膜的制作过程中会受到化学腐蚀）。
主要性能参数晶系六⽅晶系晶胞常数 a=4.748Å c=12.97Å密度 3.98（g/cm3）熔点 2040℃莫⽒硬度 9热膨胀系数 7.5 (x10-6/ oC)介电常数 ~ 9.4 @300K at A axis ~ 11.58@ 300K at C axis晶向公差 ±0.5°常规尺⼨及公差 10×3,10×5，10×10,15×15，20×15，20×20，常规厚度及公差 0.5mm，1.0mm抛光单⾯或双⾯表⾯粗糙度 Ra<5Å（5×5µm）包装 100级洁净袋，1000级超净室相关产品供应氟化锂（LiF）Ho:YAGEr：YAGNd：YAGYb：YAG磷酸钛氧钾（KTP）氟化镁晶体 MgF2⾼纯硅靶材 Si氟化钙靶材 CaF2晶体锗单晶 Ge硫化锌颗粒 ZnS硅颗粒 Si硅晶体 Si锑化铟单晶 InSb氧化镁晶体 MgO氧化铝（蓝宝⽯）晶体氟化钙粒zl 01.18。
蓝宝石晶体是第三代半导体材料GaN外延层生长最好的衬底材料之一
蓝宝石晶体是第三代半导体材料GaN外延层生长最好的衬底材料之一，其单晶制备工艺成熟。
GaN为蓝光LED制作基材。
一、GaN外延层的衬底材料1、SiC与GaN晶格失配度小，只有3.4%，但其热膨胀系数与GaN差别较大，易导致GaN外延层断裂，并制造成本高，为蓝宝石的10倍。
2、Si成本低，与GaN晶格失配度大，达到17%，生长GaN比较难，与蓝宝石比较发光效率太低。
3、蓝宝石晶体结构相同（六方对称的纤锌矿晶体结构），与GaN晶格失配度大，达到13%，易导致GaN 外延层高位错密度（108—109/cm2）。
为此，在蓝宝石衬底上AlN或低温GaN外延层或SiO2层等，先进方法可使GaN外延层位错密度达到106/cm2水平。
二、蓝宝石、GaN的品质对光致发光的影响蓝宝石单晶生长技术复杂，获得低杂质、低位错、低缺陷的单晶比较困难。
蓝宝石单晶质量对GaN外延层的质量有直接的影响，其杂质和缺陷会影响GaN外延层质量，从而影响器件质量（发光效率、漏电极、寿命等）。
蓝宝石单晶的位错密度一般为104/cm2数量级，它对GaN外延层位错密度（108—109/cm2）影响不大。
三、蓝宝石衬底制作主要包括粘片、粗磨、倒角、抛光、清洗等，将2英寸蓝宝石衬底由350—450μm（4英寸600μm左右）减到小于100μm（4英寸要厚一些）四、蓝宝石基板市场上2英寸蓝宝石基板的主要技术参数：高纯度—— 99.99%以上（4—5N）晶向——主要是C面，C轴（0001）±0.3°翘曲度——20μm厚度——330μm—430μm±25μm表面粗糙度—— Ra<0.3nm背面粗糙度——Ra<1μm（不是很严格）yq_chu666 at 2010-7-06 08:53:02这是美国公司的要求吧？如何降低翘曲、弯曲呀？ljw.jump at 2010-7-06 16:41:37国内做蓝宝石的厂家我知道有个不错的，在安徽吧qw905 at 2010-7-06 18:26:50还是哈工大与俄罗斯合作的泡生法-钻孔取棒最成功！qw905 at 2010-7-06 18:29:06一篇蓝宝石研发总结藍寶石單晶生長技術研發Sapphire Crystal Instruction.pdf(2010-07-06 18:29:06, Size: 1.67 MB, Downloads: 28)HP-led at 2010-7-20 12:00:50在云南，不过他去年不咋地，今年慢慢恢复生产caso at 2010-7-20 15:43:43好像江苏这边的天龙光电蓝宝石生长已经开始产业化了啊hu886 at 2010-7-21 17:07:08国内长晶棒的都没有批量生产的吧，也不见哈工大的产品，只是听说做的怎么地怎么地好HP-led at 2010-8-29 18:34:23做GaN衬底的，目前只看到蓝晶的衬底。
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蓝宝石单晶简介和应用 >> 蓝宝石单晶简介和应
用
蓝宝石（ -Al2O3）又称白宝石，是世界上硬度仅次于金刚石的晶体材料。
其结构中的氧原子以接近HCP （hexagonal closed packed）的方式排列，其中氧原子间的八面体配位约有2/3的空隙是由铝原子所填充，由此使它具有强度、硬度高(莫氏硬度9)，耐高温(熔点达2050℃)、耐磨擦、耐腐蚀能力强，化学性质稳定，一般不溶于水，不受酸腐蚀，只有在高温下(3000C以上)才能为氢氟酸(HF)、磷酸(H2PO4)以及熔化的苛性钾(KOH)所侵蚀；且具有同氮化镓等半导体材料结合匹配性好、光透性能、电绝缘性能优良等一系列特性。
蓝宝石单晶作为一种优良透波材料，在紫外、可见光、红外波段、微波都具有良好的透过率，可以满足多模式复合制导（电视、红外成像、雷达等）的要求，在军事工业等领域被用作窗口材料及整流罩部件，在光电通讯领域作为重要的窗口材料使用。
大尺寸蓝宝石单晶，其内部缺陷很少，没有晶界、孔隙等散射源，强度的损失很小，透波率很高，是目前透波部件的首选材料；此外，由于蓝宝石电绝缘、透明、易
导热、硬度高，因此可以用来作为集成电路的衬底材料，可广泛用于发光二极管（LED）及微电子电路，从而替代高价的氮化硅衬底，制作超高速集成电路；可以做成光学传感器以及其它一些光学通信和光波导器件。
如高温高压或真空容器的观察窗、液晶显示投影仪的散热板、有害气体检测仪和火灾监测仪的窗口、光纤通讯接头盒等。