O lingote de safira pode ser oferecido pela PAM-XIAMEN, um dos fabricantes de lingotes de safira. A composição química é alumina e é composta por três átomos de oxigênio e dois átomos de alumínio ligados covalentemente. A estrutura de cristal de safira é uma estrutura de rede hexagonal, e a seção comumente usada tem orientação A, orientação C e orientação R. Ele tem as propriedades de alta velocidade do som, resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, alta dureza, alta transmitância de luz e alto ponto de fusão (2050 ℃). Portanto, boule de safira pura é usado para produzir substrato de safira para circuitos semicondutores, laser e endopróteses. E é frequentemente usado como componentes ópticos, dispositivos infravermelhos, materiais de radiação de rádio de alta intensidade e materiais de máscara.
1. Especificações do lingote de safira
PAM170412-S
No. 1:
| Material | Lingote de safira |
| Diâmetro do Lingote | 3 ± 0,05 polegadas |
| Comprimento do lingote | 25 ± 1 mm |
| Defeito (poro, chip, gêmeo etc) | ≤ 10% |
| EPD | ≤1000 / cm2 |
| Orientação superfície | (0001) (no eixo: ± 0,25 °) |
| Superfície | como corte |
| Apartamentos primários e secundários | Requeridos |
No. 2:
| Material | Lingote de safira |
| Diâmetro do Lingote | 4 ± 0,05 polegada |
| Comprimento do lingote | 25 ± 1 mm |
| Defeito (poro, chip, gêmeo etc) | ≤ 10% |
| EPD | ≤1000 / cm2 |
| Orientação superfície | (0001) (no eixo: ± 0,25 °) |
| Superfície | como corte |
| Apartamentos primários e secundários | Requeridos |
2. Sobre o crescimento do cristal de safira
O processo de crescimento do cristal de safira tem cinco etapas principais: lingotes de formação de crescimento de fusão de enchimento de cristal de semente. No processo de crescimento do cristal semente, o controle da temperatura tem um impacto significativo na qualidade do cristal. No momento, os principais métodos de crescimento de cristal de safira incluem principalmente: Quirguistão (KY), Czochralski (CZ), Método de troca de calor (HEM) e Crescimento alimentado por filme definido por borda (EFG). Entre eles, o método do Quirguistão e o método de troca de calor são as tecnologias principais no mercado porque podem produzir cristais de safira de grande volume. O método do Quirguistão tem a maior participação de mercado, com mais de 70%, seguido pelo método de troca de calor.
A comparação de várias características de crescimento do lingote de safira é mostrada na tabela:
| Método crescimento | Vantagens | Desvantagens | Características |
| Ky | Baixo teor de impurezas e boa uniformidade | Operação complexa e baixa utilização de cristal | Cristal 31-200 kg, ciclo não superior a duas semanas |
| CZ | O processo de crescimento do cristal é fácil de observar, o período de crescimento é curto e a forma é regular | Tamanho limitado e alto custo | Adequado para a preparação de cristais cujo comprimento é maior que o diâmetro |
| BAINHA | Processo estável e tamanho grande | Ciclo de crescimento longo, alto custo, cristal único pobre fácil de quebrar, não adequado para substrato de LED | Quando aplicado a produtos eletrônicos de consumo, o material é tomado e a forma pode ser personalizada |
| EFG | Crescimento rápido do cristal (1-4cm / h), baixo custo | Preparação de processos complexos e sofisticados para construção de equipamentos | Este método é adequado para vitrines, janelas de relógio e substrato de semicondutor pequeno |
3. Padrões industriais para haste de safira monocristalina
O lingote de cristal de safira é α-Al2O3 de alta pureza e seu conteúdo total de impurezas deve ser inferior a 100 mg / kg.
Para a qualidade do cristal, o cristal de safira incolor deve ser de cristal único dentro da faixa de diâmetro efetivo, a densidade de deslocamento deve ser inferior a 104 pcs / cm2, e o valor de meia largura (FWHM) da curva de guinada de cristal duplo deve ser inferior a 30 arcsec.
O método de crescimento utilizado para preparar o lingote deve estar de acordo com o contrato entre as duas partes.
A orientação da superfície da boule de safira sintética e a orientação do plano de referência devem atender aos requisitos da Tabela 1.
Tabela 1 Orientação da superfície e orientação do plano de referência
| Item | Requisitos | |||
| Orientação superfície | plano c (0001) ± 0,15 ° | Plano R (1102) ± 0,15 | plano-a (1120) ± 0,15 ° | plano m (1010) ± 0,15 ° |
| Orientação do plano de referência | plano-a (1120) ± 0,3 ° ou plano-m (1010) ± 0,3 ° | A projeção do eixo c no plano (1120) é girada 45 ° ± 0,3 ° no sentido anti-horário (conforme mostrado na figura abaixo) | plano c (0001) ± 0,3 ° ou plano R (1102) ± 0,3 ° | plano c (0001) ± 0,3 ° |
Orientação do plano de referência principal do cristal de safira plano R
O tamanho e o desvio permitido do lingote de monocristal de safira devem atender aos requisitos da Tabela 2. Se o comprador tiver outros requisitos para as dimensões e desvios permitidos, eles podem ser negociados entre o fornecedor e o comprador e indicados no contrato.
Tabela 2 Dimensões e desvios permitidos (mm)
| Item | Requerimento | ||
| Diâmetro | 50,9 + 0,2 / 0 | 100,1 + 0,2 / 0 | 150,1 + 0,2 / 0 |
| Ovalidade | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
| Cilindricidade | 0,03 / 100 | 0,05 / 100 | 0,05 / 100 |
| Tamanho da superfície de referência | 16,0 ± 1,0 | 31 ± 1,0 | 47,5 ± 1,0 |
Os defeitos da safira boule à venda devem atender aos requisitos da Tabela 3.
Tabela 3 Defeitos
| Defeitos | Requerimento |
| Colapso da borda, bolhas, envoltórios, partículas de dispersão e outros | 15% do comprimento total |
| Mosaico, geminação | Nenhum |
| Dispersor de luz localizado | Nenhum |
Além disso, a transmitância de luz do cristal único de safira na banda de 410 nm ~ 780 nm deve atingir 85% ou mais. Os requisitos técnicos especiais do lingote de safira deverão ser negociados entre o fornecedor e o comprador, e deverão estar indicados no contrato.
Observação: normalmente, o requisito para a produção de lingote de safira de cristal único pela PAM-XIAMEN-a empresa de processamento de safira será mais alto do que os padrões da indústria.
4. Stress Measurement of Sapphire Single Crystal by Using Stress Meter
Schematic Diagram of Stress Meter
Firstly, place the instrument in a semi-dark room with no direct light source to work;
Secondly, plug the light source into the 220V AC power supply;
Then, put the sample on the platform to be tested; and for the unpolished sample, drop refracting oil on the upper and lower surfaces;
Finally, move the sapphire crystal rod to the center of the light source, and confirm that the test probe scans different positions on the surface of the sapphire crystal to determine whether there are defects such as stress, mosaic, twins, etc.
The stress-free crystals are shown as:
The embedded crystals are shown in the figure:
The slightly stressed and large-stressed crystals are shown in diagrams:
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