原料对蓝宝石单晶体生长品质的影响

原料对蓝宝石单晶体生长品质的影响

《LED晶体导报》
2012/ 02/ 10
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杨光

三氧化二铝单晶又称蓝宝石，是一种简单配位型氧化物晶体。蓝宝石单晶具有优异的光学性能，机械强度高，化学性能稳定，可以在接近２０００℃的高温恶劣条件下工作，因而被广泛应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料；其独特的晶格结构和良好的热稳定性，使蓝宝石单晶又成为ＧａＮ发光二极管理想的衬底材料。

从熔体中生长蓝宝石单晶的方法主要有提拉法、导模法、坩埚下降法、泡生法等，其中泡生法是生长大尺寸蓝宝石单晶最常用的方法。其主要特点是晶体向熔体内生长，可以一直长到距坩埚壁１０—３０mm的位置，在整个生长过程中晶体不被提拉出坩埚。晶体内温差小，从而有效地减小了残余应力，防止晶体开裂，并降低了位错密度。由于蓝宝石生长过程不可视，无法对生长过程进行实时观测，给晶体质量控制带来了障碍。固然生长设备和生长工艺很重要，但是生长蓝宝石所需的原料的纯度对生长高品质蓝宝石则显得尤为重要。

对于泡生法生长的蓝宝石晶体，出现的缺陷主要有位错、气泡、包裹物、裂隙等。这些缺陷通常能够吸收、反射、折射或散射晶体内部产生的或外部输人的磁、光、声和电的能量，从而影响蓝宝石晶片的整体质量和ＬＥＤ产品的性能。

位错是衡量蓝宝石晶体质量的重要参数之一。由于晶体中原子排列的缺陷，位错附近的晶体结构有很大的畸变，从而造成应力集中、在抛光过程中易于沉淀杂质等。因此，位错密度高低直接影响着蓝宝石晶体应用的效果。

目前，制备高纯氧化铝粉体的方法主要有胆碱化铝水解法、硫酸铝铵热解法、碳酸铝铵热解法、异丙醇铝水解法、高纯铝活化水解法，氯化法。经过目前LED衬底蓝宝石厂商的实践验证只有异丙醇铝水解法生产出来的高纯氧化铝才能长出低位错密度，无气泡，无包裹物，无裂隙的LED衬底蓝宝石。

据本报记者多方求证目前国内使用异丙醇铝水解法生产高纯氧化铝的厂家里面实力最强，规模最大的是安徽宣城的一家工厂，他们的工艺是在日本住友的醇铝法的基础上做了很多改进，其中纳米陶瓷膜杂质过滤技术就是他们的专利技术，将目前最前沿的膜技术使用到高纯氧化铝的生产过程中，进过多次纳米陶瓷膜过滤可以生产出纯度达到99.999%的高纯氧化铝。

目前国内LED蓝宝石衬底厂商之所以生产出来的蓝宝石晶体会出现偏色，气泡、包裹物、裂隙，等问题究其原因还是由于他们所使用的原料里面的杂质含量过高，不是真正的99.999%高纯氧化铝原料。

      相信宣城这家公司生产的99.999%高纯氧化铝势必成为各大LED蓝宝石厂商的首选原料，为LED蓝宝石衬底行业注入新的活力。