近日,《人工晶体学报》期刊刊登《晶盛机电1000kg级超大尺寸蓝宝石晶体和200kg级红宝石晶体研制成功》,详细介绍了晶盛机电子公司内蒙古晶环电子材料有限公司(晶环电子)利用泡生法制备制备1000kg级超大尺寸蓝宝石晶体,以及在此基础上制备公开报道最大的200kg级红宝石晶体。
具体到晶环电子取得的成就,1000kg级超大尺寸蓝宝石晶体高度达800mm,底部最大直径650mm,肩部最小直径550mm;200kg级红宝石晶体高度达415mm、底部直径为285mm、肩部直径为275mm。
泡生法基本原理是,首先将原料熔融形成熔体,当籽晶与熔体接触界面的温度低于凝固点,则籽晶开始生长。为了使晶体不断长大,需要逐渐降低熔体的温度,并同时旋转晶体以改善熔体的温度分布。该方法晶体在生长过程中不与坩埚壁接触,大大减少了晶体的应力,晶体品质大大提升。泡生法通过精确控制熔体的温度和提拉速率等参数,可以制备出高品质、大尺寸的晶体。
泡生法在蓝宝石制备中已经非常成熟,但是并不常用于制备红宝石。合成红宝石最常用的方法是焰熔法和提拉法,其他还有助熔剂法、水热法以及热交换法等,这些方法合成的红宝石晶体品质不高,存在有较多气泡、大量黑色包裹物、尺寸较小、颜色偏浅等缺陷,导致合成红宝石晶体的利用率低,难以满足大尺寸面板或特殊高温窗口的需求。晶环电子取得的突破进一步推动了合成红宝石在光学和激光领域的应用前景。
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