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蓝宝石晶体生长方法泡生法和提拉法介绍

Al 2 O 3 单晶又称蓝宝石, 俗称刚玉, 是一种简单配位型氧化物,常因含微量元素钛(Ti 4 + ) 或铁(Fe 2 +) 而呈蓝色。

蓝宝石晶体的主流生长方法包括泡生法和提拉法。

提拉法又称czochralski法,其生长过程包括将氧化铝原料加热成熔体,将籽晶伸入料面下部分熔化后边旋转籽晶边提拉,经过缩颈、放肩、等径、拉脱等过程,完成晶体的生长。提拉法通过制造温度梯度实现晶体的生长,其过程中需要晶体和坩埚中至少一个旋转,熔体原料中自然对流和强迫对流同时存在,液流复杂,结晶界面容易失稳,导致缺陷的产生。

泡生法又称ky法,由提拉法演变而来,其生长过程包括在坩埚内装入氧化铝原料,将定向籽晶固定在顶部中间的水冷籽晶杆上,升温化料,将籽晶浸入熔液中,降低熔体温度,使氧化铝在籽晶上结晶,采用提拉法的工艺,生长晶颈,然后停止提拉,缓慢降低加热功率,使等温线缓慢下移,实现晶体的生长。泡生法的主要优点是操作简单,易于控制,可以在较低的温度下生长较大尺寸的晶体,但其缺点是晶体的品质不如提拉法,容易出现缺陷。

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