450kg泡生法蓝宝石晶体成功生长

采用自主研制的泡生法长晶炉,成功生长出全球最大的450 kg蓝宝石晶体,可加工形成615 mm×415 mm大尺寸蓝宝石面板,气泡度达到A级以上.该晶体可产出6000 mm长、4 inch直径的LED级晶棒,单位毫米成本相比150kg晶体下降45;以上.     

浙江晶盛机电股份有限公司再创佳绩———首颗 700 kg 级超大尺寸蓝宝石晶体生长成功

2020年12月22日，由浙江晶盛机电股份有限公司(简称晶盛机电)研发中心晶体实验室和子公司内蒙古晶环电子材料有限公司(简称晶环电子)共同研发的首颗700 kg级蓝宝石晶体成功出炉。 这是晶盛机电继2017年国内首颗300 kg级蓝宝石晶体面世、2018年成功生长450 kg级蓝宝石晶体之后,实现长晶技术三级跳，成功研发出的又一重量级超大尺寸蓝宝石晶体。 标志着该公司在蓝宝石晶体生长技术领域达到世界领先水平,我国在蓝宝石材料相关产业的核心竞争力进一步提升。 蓝宝石是综合性能优良、结构功能一体化的晶体材料，主要应用于GaN 基LED衬底、激光基质晶体、光学窗口等光电子领域以及智能显示终端面板等消费电子领域,在现代光电信息技术产业中发挥着举足轻重的作用。 在良率相当的情况下,蓝宝石晶体尺寸越大，材料的利用率就越高，边角损失也越小,特别是在6英寸以上衬底、大尺寸面板的应用上，其优势更为明显。 据测算，700 kg级蓝宝石晶体可以提供 700 mm ×400 mm以上的超大尺寸面板,为我国特种领域应用提供了更为广泛的材料选择。     

导模法蓝宝石单晶的位错缺陷及其力学性能的研究

采用导模法生长了a向,尺寸为60 mm ×5 mm ×300 mm的蓝宝石单晶片,采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了其(0001)晶面的位错特征,并且采用INSTRON-1195万能试验机测试了抛光样品的弯曲强度.结果显示:当晶体中位错缺陷分布均匀时,在外部弯曲应力下,蓝宝石晶体发生特定晶面的高强解理断裂,位错密度的升高对蓝宝石弯曲强度没有明显损害作用.然而当晶体中出现位错密排结构时,蓝宝石单晶常温弯曲强度迅速下降.     

热交换法生长蓝宝石晶体的位错研究

本文用热交换法生长出a向,尺寸为φ150 mm×160 mm,重10 kg的低位错蓝宝石晶体,并采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了(0001)晶面的位错形貌.结果显示:(0001)晶面的位错腐蚀坑呈三角形,分布较均匀和分散,图像清晰,平均位错密度较低,为2.1×103 Pits/cm2;热交换系统保温效果好,能独立控制熔体和晶体的温度梯度,温场起伏小,具有良好的稳定性和可控性,适合用来生长大直径低位错的蓝宝石晶体.     

化学气相传输法生长ZnO单晶及性质研究

利用化学气相传输法生长了ZnO单晶.在无籽晶自发成核的条件下,使用碳辅助增强质量传输方法,得到了晶粒尺寸达4mm×10mm的ZnO晶体.利用长有GaN层的蓝宝石晶片作为衬底,得到了直径为30mm、厚2mm左右的ZnO单晶体.比较了不同温度条件下晶体生长的结果并进行热力学过程和现象了分析.用光荧光谱和X射线双晶衍射研究了ZnO晶体的性质.     

提拉法生长直径10英寸优质Yb∶YAG激光晶体

设计制作了直径10英寸Yb∶YAG激光晶体生长热场，改进了单晶炉称重与旋转系统结构，采用感应加热熔体提拉法结合上称重自动控径技术，成功生长出了直径252 mm、等径长近260 mm的完整Yb∶YAG晶体，晶坯外观完整，无开裂。在5 mW绿光激光和20 mW He-Ne激光照射下检测，晶坯整体无散射。经检测性抛光后，晶坯选材扇区内光学均匀性较好，应力分布均匀。选择口径为152 mm×11.5 mm、长为260 mm的板条区域进行测试，透过波前畸变为0.29λ/inch@633 nm,表明晶坯具有良好的光学质量，可以选切加工宽度达到150 mm的大尺寸晶体板条元件。     

基于视觉辐条图案识别方法的蓝宝石引晶机制研究

工业生产蓝宝石晶体过程中,引晶步骤有着至关重要的地位。引晶必须在温度梯度较小,温度分布趋于稳定的条件下进行。目前,工业生产蓝宝石主要依靠人工经验操控籽晶杆实现引晶操作,但是人工引晶操作的准确性不高会导致成品品质不佳、资源浪费。为此,本文提出一种基于蓝宝石视觉辐条图案识别方法来检测蓝宝石熔体状态自由液面状态,从而实现一种高效率引晶的机制。此方法利用经典骨架化算法细化辐条图案,Harris算子实现特征信息的提取,提取的特征信息放入运动轨迹模型中判断熔体稳定性,分析液面温度分布稳定性从而实现引晶。结果表明,此算法具有有效性,蓝宝石晶体引晶效率大大提高,生产出的成品良率也有提升,可有效指导蓝宝石的工业生产。     

泡生法大尺寸蓝宝石晶体的生长速率对固液界面的影响

采用有限元法,对泡生法生长蓝宝石晶体不同生长阶段固液界面的形状和温度梯度进行模拟计算,探讨分析了生长速率对放肩、等径阶段蓝宝石生长的影响.结果表明:固液界面凸出度在放肩阶段较大,在等径阶段凸出度相对较小,固液界面温度梯度随着晶体生长不断减小.在合理速率范围内,放肩阶段0～2 mm/h,速率对固液界面的影响很小,等径阶段2～5 mm/h,速率对固液界面的影响越来越大,固液界面温度梯度和形变均随速率的增大而减小.利用模拟结果,调节实际晶体生长工艺参数,成功长出80 kg的大尺寸高质量蓝宝石晶体.     

热交换法生长c面取向大尺寸蓝宝石晶体的研究

本文使用热交换法直接生长c面取向,尺寸为φ170 mm× 160 mm,重12 kg的蓝宝石晶体.晶体无色透明,内部无散射颗粒.沿c面(0001)方向的晶棒锥光图可观察到同心圆簇的干涉条纹,仅中心较小区域因内应力存在,干涉条纹发生扭曲.将抛光的晶片进行化学腐蚀后,通过金相显微镜检测位错腐蚀坑形貌图,结果显示,腐蚀坑呈三角形,平均位错密度较低,为1.98 × 103 Pits/cm2,X射线衍射半峰宽较小,晶体结构完整.     

应对未来战争的“光学盾牌”——蓝宝石基透明装甲

本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材，将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品，其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m²,尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m²。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试，实验结果显示，蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中，具有优异的抗冲击性能。