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采用有限元法,对泡生法生长蓝宝石晶体不同生长阶段固液界面的形状和温度梯度进行模拟计算,探讨分析了生长速率对放肩、等径阶段蓝宝石生长的影响.结果表明:固液界面凸出度在放肩阶段较大,在等径阶段凸出度相对较小,固液界面温度梯度随着晶体生长不断减小.在合理速率范围内,放肩阶段0～2 mm/h,速率对固液界面的影响很小,等径阶段2～5 mm/h,速率对固液界面的影响越来越大,固液界面温度梯度和形变均随速率的增大而减小.利用模拟结果,调节实际晶体生长工艺参数,成功长出80 kg的大尺寸高质量蓝宝石晶体.

关键词: 泡生法 , 蓝宝石晶体 , 有限元 , 固液界面 , 生长速率

蓝宝石晶体的热学性能研究

施纯俊 , 张连翰 , 洪佳琪 , 张方方 , 潘世烈 , 杭寅

人工晶体学报

对热交换法生长的蓝宝石晶体的热学性质做了系统的研究.在298 ～1773 K的温度范围内,用热膨胀仪测量晶体的主热膨胀系数分别为α11=5.312×10-6 ～8.379×10-6 K-1,α33=6.008×10-6～9.317×10-6K.,r向热膨胀系数αr=5.402×10-6K-1～8.821×10-6K-1.在298 ～1273 K的温度范围内,测得晶体的比热为0.7798～1.2242 J/(g·K).采用激光脉冲法测量了在298～1273 K温度范围内晶体的热扩散系数,并通过计算得出主热导率分别为k11 =31.429～5.556 W/(m·K)和k33 =33.611 ～7.651 W/(m·K),r向热导率kr=36.521 ～9.153 W/(m· K).

关键词: 蓝宝石晶体 , 热膨胀 , 比热 , 热扩散系数 , 热导率

泡生法生长蓝宝石晶体中固液界面形状的数值模拟研究

刘方方 , 左然 , 汪传勇

人工晶体学报

在泡生法蓝宝石单晶生长中,固液界面形状对晶体生长质量影响极大.本文针对泡生法蓝宝石晶体生长进行数值模拟,研究了晶体半透明性、放肩角、底部钼屏保温层厚度、加热器侧部和底部功率分配比等对固液界面形状的影响.模拟结果发现:不考虑蓝宝石晶体的半透明性,则固液界面凹向熔体生长,反之则固液界面凸向熔体生长；放肩角增大、底部钼屏保温层增厚,都造成固液界面凸度减小；加热器侧部与底部的功率比增大,则固液界面凸度增大.实际的固液界面形状取决于多种参数的综合作用.

关键词: 泡生法 , 蓝宝石晶体 , 数值模拟 , 固液界面

泡生法90公斤级蓝宝石晶体的生长与研究

刘春雷 , 李楠 , 蔡迅 , 黎建明

人工晶体学报

采用泡生法生长蓝宝石晶体(α-Al2 O3单晶),针对蓝宝石晶体的结晶性质和生长工艺条件展开了研究,解释了蓝宝石晶体中气泡的形成机制并提出了相应的解决方法,成功生长出了90公斤级大直径蓝宝石晶体.

关键词: 蓝宝石晶体 , 泡生法 , 气泡 , 结晶性质

热交换法生长c面取向大尺寸蓝宝石晶体的研究

张雪平

人工晶体学报

本文使用热交换法直接生长c面取向,尺寸为φ170 mm× 160 mm,重12 kg的蓝宝石晶体.晶体无色透明,内部无散射颗粒.沿c面(0001)方向的晶棒锥光图可观察到同心圆簇的干涉条纹,仅中心较小区域因内应力存在,干涉条纹发生扭曲.将抛光的晶片进行化学腐蚀后,通过金相显微镜检测位错腐蚀坑形貌图,结果显示,腐蚀坑呈三角形,平均位错密度较低,为1.98 × 103 Pits/cm2,X射线衍射半峰宽较小,晶体结构完整.

关键词: 蓝宝石晶体 , 热交换法 , c向生长 , 位错密度

改进热交换法生长蓝宝石晶体的气泡研究

蔡迅 , 黎建明 , 刘春雷 , 李楠

人工晶体学报

采用改进的热交换法生长的蓝宝石晶体,气泡是其主要缺陷之一.本文采用数值模拟研究了晶体生长过程中氦气流量对坩埚内温场、固液界面形状的影响.并结合晶体生长实验结果,分析了在实际的晶体生长过程中,氦气流量的线性增加对晶体内气泡的尺寸、形态和分布的影响.

关键词: 蓝宝石晶体 , 改进热交换法 , 气泡 , 氦气流量 , 数值模拟

水平结晶法生长蓝宝石晶体的热交换研究

人工晶体学报

本文通过综合处理结晶设备内部(含有晶体的容器里)和外部(设备的工作空间:加热件和热绝缘)的热交换问题,给出了对不同类型结晶设备热系统的计算研究.数学模型计算的结果与用水平定向结晶设备生长蓝宝石板的实验作了比较,描述了实验发现的温场突变现象,并就水平定向生长蓝宝石晶体分析了它产生的可能原因.给出了模型准确性和应用范围的结论.

关键词: 水平定向生长 , 蓝宝石晶体 , 热交换 , 数学模型 , 计算方法

泡生法高质量蓝宝石晶体的研究

李真 , 陈宝东

人工晶体学报

报道了泡生法生长[0001]方向的高质量蓝宝石晶体技术.经测量晶体位错密度为2×103～1.3×104/cm2之间,并利用激光剥蚀等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)进行晶体杂质含量准确测量与分析.在600～1200 am范围内,晶体透过率均在80%以上;在1200～3000 nm范围内,晶体透过率均在85%以上.目前使用泡生法制作的蓝宝石晶体在商业产品使用中表现出良好性能.

关键词: 蓝宝石晶体 , 泡生法 , 光谱