[發(fā)明專(zhuān)利]一種摻質(zhì)藍(lán)寶石晶體的原料配方

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510062826.5
• 申請(qǐng)日: 2015-02-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104651936A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蚌埠諾德科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B29/20
• 分類(lèi)號(hào): C30B29/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種摻質(zhì)藍(lán)寶石晶體的原料配方，屬于晶體技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石單晶（Sapphire，又稱(chēng)白寶石、剛玉，分子式為Al₂O₃）密度3.95-4.1?g/cm³,?晶體結(jié)構(gòu),六方晶系,點(diǎn)群，空間群，晶格常數(shù)a?=4.758??,?c?=12.991?莫氏硬度9，熱膨脹系數(shù)?5.8×10^-6?/K?，比熱?0.418?W.s/g/k，熱導(dǎo)率25.12?W/m/k?(@?100℃)?折射率?n_o?=1.768?n_e?=1.760?透光特性?T≈80%?(0.3～5μm)?介電常數(shù)?11.5(∥c),?9.3(⊥c)?藍(lán)寶石晶體的熔點(diǎn)為2040℃，沸點(diǎn)3500℃，最高工作溫度可達(dá)1900℃。

藍(lán)寶石晶體的化學(xué)成分為氧化鋁(Al₂O₃)，是由三個(gè)氧原子和兩個(gè)鋁原子以共價(jià)鍵形式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)，就顏色而言，單純的氧化鋁結(jié)晶是呈現(xiàn)透明無(wú)色的，因不同顯色元素離子滲透于生長(zhǎng)中的藍(lán)寶石，因而使藍(lán)寶石顯出不同的顏色。摻質(zhì)的藍(lán)寶石晶體在人工珠寶領(lǐng)域占有重要的地位。

????藍(lán)寶石晶體有著很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，并且防化學(xué)腐蝕，它耐高溫，導(dǎo)熱好，硬度高，透紅外，化學(xué)穩(wěn)定性好，且體積小、重量輕、成本低，被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)、國(guó)防與民用工業(yè)的許多領(lǐng)域。

????藍(lán)寶石晶體是LED產(chǎn)品中重要的襯底材料，是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，其獨(dú)特的晶格結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的熱學(xué)性能使藍(lán)寶石晶體成為實(shí)際應(yīng)用的半導(dǎo)體GaN/Al₂O₃發(fā)光二極管(LED)，大規(guī)模集成電路SOI和SOS及超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)薄膜等最為理想的襯底材料。不同的襯底材料需要不同的外延生長(zhǎng)技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù)。目前市面上一般有三種材料可作為襯底，有藍(lán)寶石（Al₂O₃）、硅（Si）、碳化硅（SiC），其中藍(lán)寶石由于晶格失配度適中、成本相對(duì)比較低，是國(guó)際上采用最多的襯底材料。目前，困擾藍(lán)寶石襯底產(chǎn)業(yè)的主要問(wèn)題為：原料配比不合理導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定、成品率低、產(chǎn)量低。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種摻質(zhì)藍(lán)寶石晶體的原料配方。本發(fā)明原料配比合理科學(xué)，采用該配比制得的藍(lán)寶石晶體質(zhì)量好，成品率高，顯色穩(wěn)定，寶石晶瑩通透，色調(diào)艷麗，適合大尺寸裝飾類(lèi)寶石晶體的生長(zhǎng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

????一種摻質(zhì)藍(lán)寶石晶體的原料配方，所述原料中的主料為Al2O3，摻質(zhì)為Fe3+、Fe2+、Ti4+離子，各原料配比為Al2O3:Fe3+:?Fe2+:?Ti4+=（90-100at%)：(0-10at%)：(0-10at%)：(0-10at%)。

????所述的原料配方中主料Al2O3的純度為99.99%以上，選取α-Al2O3作為粉末原料。

????所述的原料配方中摻質(zhì)Fe³⁺的純度為99.999%以上，摻質(zhì)Fe²⁺的純度為99.999%以上，摻質(zhì)Ti⁴⁺的純度為99.999%以上，摻質(zhì)為粉末狀原料。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明原料配比合理科學(xué)，采用該配比制得的藍(lán)寶石晶體質(zhì)量好，成品率高，顯色穩(wěn)定，寶石晶瑩通透，色調(diào)艷麗，適合大尺寸裝飾類(lèi)寶石晶體的生長(zhǎng)，且工藝簡(jiǎn)單易操作，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

????一種摻質(zhì)藍(lán)寶石晶體的原料配制方法，包括以下步驟：

????（1）選料

????①晶體的原料中主料Al₂O₃的純度為99.99%以上，選取α-Al₂O₃作為粉末原料；

????②摻質(zhì)Fe³⁺的純度為99.999%以上，摻質(zhì)Fe²⁺的純度為99.999%以上，摻質(zhì)Ti⁴⁺的純度為99.999%以上，摻質(zhì)為粉末狀原料；

????（2）烘料

將塊狀及粉末狀原料在電阻烘箱中烘至200℃，保溫24h以上，冷卻至室溫即刻稱(chēng)量；

???（3）配料