蓝宝石基础知识-PPT.ppt

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1、蓝宝石基础知识一、概述：一、概述：白宝石又称蓝宝石，俗称刚玉。由于天然白宝石稀少，化学成分不纯和成本高，不能做为工业材料使用。自1902年世界出现焰熔法生长出第一颗人工宝石，各种人工培育白宝石的方法不断发展（焰熔法、提拉法、热交换法、导向温梯法、导模法等方法），白宝石质量检验技术和加工工艺日趋完善，白宝石的应用与日俱增。2白宝石即无色宝石，是纯净氧化铝的单晶形态。化学成分是三氧化二铝（AI2O3），晶型为AI2O3，分子量为101.94，在20时的密度为3.98克毫升。现在所用的白宝石是人造单晶材料，属于三角晶系（三方晶系），各向异性。熔点为2050、沸点为3500、最高工作温度约为1900。

2、3三氧化二铝及蓝宝石晶体结构4白宝石是种硬度极高（莫氐硬度：9.29.4）、耐高温、耐磨损、抗腐蚀、热传导性，电气绝缘性，力学机械性能好和透光波段宽（光谱范围：0.36m）的优质光功能材料。5 光学性能 白宝石具是很好的光学透过性，是一种优良的光学晶体。白宝石是一种极好的红外透过材料，其红外透过率（0.6MM厚的样品）在35玻波高于85。红外透过率与温度有关。白宝石的折射率具有各向异性的特点，其折射率（5893）平行于C轴（C轴）为1.768，垂直于C轴（C轴）为1.760。折射率与波长有关。白宝石的色散率、反射率和吸收系数也都与波长有关。二、特性：二、特性：6热学性能热学性能 白宝石的热膨胀

3、性能具有各向异性的特点，热膨胀系数与温度有关，温度越高白宝石的热膨胀糸数越大。在温度25时，热膨胀系数平行于C轴（C轴）为5.3108度，垂直于C轴（C轴）为4.5108度。白宝石是一种热传导性能很好的晶体材料，在25时白宝石的热导率为0.86卡厘米秒，热导率与温度有关。7大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流8电学性能电学性能 白宝石具有极好的电气绝缘性能。它的电强度在60赫兹时为4.8105。电阻率在温度25时11011。白宝石的介电性能具有各向异性的特点。在频率1000赫兹和温度25的条

4、件下，介电常数平行于C轴（C轴）为11.5，垂直于C轴（C轴）为9.3。电介常数与温度、频率有关。9力学机械性能力学机械性能 白宝石具有很好的力学机械性能。其抗张强度在25时，对于0.254mm直径的白宝石细丝是25000kgcm。压缩强度25时为31500kgcm。弹性模量在25时为4.75108（1）kgcm。挠曲强度在温高25时为7100kgcm。磨擦系数（与钢对比）为0.15。10抗辐射性能抗辐射性能 白宝石具有抗辐射能力强的特性。白宝石在温度195时以108伦时的射线辐照60后，无可见着色。经107伦辐照后，高于2.5m的透过率无变化。白宝石经1012质子厘米全剂量的质子射线辐照后，

5、对低于3000的透过率无改变。11化学性能化学性能 白宝石化学性能非常稳定，一般不溶于水和不受酸、碱腐蚀，只有在高温下（300以上）可为一氢氟酸（HF）、磷酸（H3PO4）和熔化的氢氧化钾（KOH）所浸蚀。12三、用途一般用途 白宝石的力学机械性能好，硬度高，它在民用工业中主要用于仪表轴承，钟表轴承及某些精密器械的耐磨部件，如天平的刀口，拉制人造丝的领圈等。以及灵敏度要求高的仪表上，作为耐磨擦件，如流量计、水表、电表等。民用工业上白宝石的用量大，对质量要求不高。132、用作光学窗口（1）、红外、紫外窗口。例如：红外探测器，红外分析仪，夜视仪，侦察仪和制导仪的关键部位。它起到了将红外光能很好转变

6、为电能的重要作用。（2）、激光技术上的应用，主要是激光窗口。（3）、航空、军工应用。14在微电子技术中的应用在微电子技术中的应用（1）、用作半导体硅的外延衬底基片 SOS微电子电路，所谓SOS电子电路就指（1102）面的白宝石片上，用异质外延方法生长一层硅单晶膜，然后再在硅单晶膜上制作半导体器件的技术。作用提高运算速度，实现快速准确的通讯联系和信息传递。15、用作发光半导体氮化镓的外延衬底材料、用作发光半导体氮化镓的外延衬底材料 以白宝石为衬底的蓝色氮化镓（GaN）发光二极管（发光二极管（LED）。）。白宝石与氮化镓具有相似的结构，在（0001）C面的白宝石片上，用外延方法生长出（0001）氮

7、化镓单晶膜氮化镓单晶膜，其结构完整，并且能观察到自由激子发光现象，通过锌（Zn）掺杂可以获得亮度为230呎唧伯，波长为5200的电致发光。氮化镓除具有发蓝光时亮度高、效率高的特性外，还具有可控制性、存贮性和记忆性好等多功能特点 16、用于制造氧化锌白宝石的表面、用于制造氧化锌白宝石的表面 声波器件声波器件 在以白宝石为基片的氧化锌（氧化锌（ZnO）薄膜上）薄膜上，制成4.4千兆赫的声波滤波器，是一种具有极高工作频率的新型器件。简化了电视机的调整过程，电视机的图象，色彩质量也随之大为提高。氧化锌模是用射频磁控溅射的。工作频率很高相当一般声表面波器件工作频率的4倍以上。氧化锌白宝石声表面波器件，是一种极有发展前途的工作频率高的声表面波器件。17