熔融法蓝宝石晶体退火特性研究

王 铎

(福建江夏学院工商管理系,福建福州 350007)

0 引 言

蓝宝石单晶(又称白宝石或刚玉)是一种简单的配位型氧化物晶体[1],也是一种优秀的多功能材料,具有一系列独特的物理化学性能[2-3]。它的介电常数小、介质损耗低,具有良好的电绝缘性和耐各种射线能力。

蓝宝石晶体作为一种优良的透波材料,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,因而常被用作红外军事装置和高强度激光器的窗口材料,广泛应用于工业、国防和科研等多个领域;蓝宝石晶体也是目前发蓝、白光二极管(LED)[4-6]和蓝光激光器(LD)的首选基片材料。超高亮度蓝、白光LED的品质取决于氮化镓(GaN)薄膜与所用基片间的晶格匹配度,c面蓝宝石单晶与Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格失配率小,同时符合镀膜过程中的高温要求,使得蓝宝石晶片成为制作蓝、白光LED的关键材料。目前超过80%的主流LED基板供应商仍是采用改良方法生长出来的蓝宝石单晶,例如美国Rubicon的ES2、俄罗斯的monocrystal等。

人工生长的晶体有较大的内应力,具有一个对称的开裂面,稍加敲击即会自行碎裂,不利于任意切割加工[7],为了满足某些光学器件的特殊要求,对晶体退火是必不可少的。且高光学质量也是晶体研究要达到的重要目标。

文中采用自制内绕式钼丝炉,并以氢气为还原气氛的条件下对蓝宝石晶体进行退火,探究宝石退火后的光学均匀性,得到了高光学均匀性的宝石晶体。……