《大尺寸、高品质蓝宝石窗口及衬底器件的产业化项目投资可行性论证初步设计报告》

综上本项目在自主创新基础和前期产业化基础上，通过引进先进的设备和探索优化产业化技术，可打破发达国家垄断及封锁，填补国内急需的大尺寸的军民两用的蓝宝石光电窗口和器件的空白，为我国的光电子产业提供必备的关键战略材料和器件，为我国民用航空国防航天和相关高科技民用领域提供必备的技术和产品支持。

项目建设背景蓝宝石又称白宝石，是世界上硬度仅次于金刚石的晶体材料。

其结构中的氧原子以接近的方式排列，其中氧原子间的八面体配位约有的空隙是由铝原子所填充，由此使它具有强度硬度高莫氏硬度，耐高温熔点达耐磨擦耐腐蚀能力强，化学性质稳定，般不溶于水，不受酸腐蚀，只有在高温下以上才能为氢氟酸磷酸以及熔化的苛性钾所侵蚀且具有同氮化镓等半导体材料结合匹配性好光透性能电绝缘性能优良等系列特性。

蓝宝石单晶首先是作为红外窗口材料而提出。

因其具有优良的光学机械化学和电性能，特别是具有中波红外透过率高等特性，从至波段均具有很高的光学透过率，因此被广泛用作微波电子管介质材料，超声波传导元件，延迟线，波导激光器腔体及精密仪器轴承，天平刀口等光学元件以及红外军事装置空间飞行器高强度激光器的窗口材料。

以白宝石单晶片为绝缘衬底材料的器件则具有高集成度高速度低功耗和抗辐射能力强等优点。

近年来民用手表的表面大量使用白蓝宝石，其特点是光洁度高硬度高耐磨损。

表给出了蓝宝石单晶的基本性能。

表蓝宝石单晶材料基本性能晶体性能化学式式量晶系六方晶系晶格常数及方向空间群单位晶胞中的分子数光学性能透过波段折射系数吸收系数毫米波特性折射系数吸收系数损耗角正切机械和热学性能密度硬度熔点沸点断裂韧性断裂强度杨氏模量热导率热膨胀系数比热热容泊松比抗热冲击品质因子电阻率蓝宝石单晶作为种优良透波材料，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，在军事工业等领域被用作窗口材料及整流罩部件，在光电通讯领域作为重要的窗口材料使用。

蓝宝石材料可以生长制备大尺寸的单晶，其内部缺陷很少，没有晶界孔隙等散射源，强度的损失很小，透波率很高，是目前透波部件的首选材料此外，由于蓝宝石电绝缘透明易导热硬度高，因此可以用来作为集成电路的衬底材料，可广泛用于发光二极管及微电子电路，从而替代高价的氮化硅衬底，制作超高速集成电路可以做成光学传感器以及其它些光学通信和光波导器件。

如高温高压或真空容器的观察窗液晶显示投影仪的散热板有害气体检测仪和火灾监测仪的窗口光纤通讯接头盒等。

蓝宝石单晶制备的研究开始于世纪末，年，法国人用熔焰法最先获得了较大尺寸的蓝宝石晶体，经过近百年的发展，制备蓝宝石单晶的技术日趋完善。

目前已有提拉法熔焰法坩锅移动法温度梯度法导模法热交换法水平定向凝固法泡生法等多种制备方法，而适于生长大尺寸蓝宝石单晶的技术主要有热交换法水平定向凝固法泡生法及温度梯度法及本项目所采用的冷心放肩微量提拉法等。

年，俄罗斯的研究所报道了采用法合成的蓝宝石晶体。

乌克兰的单晶研究所采用定向凝固法制备了大尺寸板状晶体，该工艺采用保护性气氛代替了晶体生长时的高真空环境，并且用廉价的机械和热学性能密度硬度熔点沸点断裂韧性断裂强度杨氏模量热导率热膨胀系数比热热容泊松比抗热冲击品质因子电阻率蓝宝石单晶作为种优良透波材料，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，在军事工业等领域被用作窗口材料及整流罩部件，在光电通讯领域作为重要的窗口材料使用。

蓝宝石材料可以生长制备大尺寸的单晶，其内部缺陷很少，没有晶界孔隙等散射源，强度的损失很小，透波率很高，是目前透波部件的首选材料此外，由于蓝宝石电绝缘透明易导热硬度高，因此可以用来作为集成电路的衬底材料，可广泛用于发光二极管及微电子电路，从而替代高价的氮化硅衬底，制作超高速集成电路可以做成光学传感器以及其它些光学通信和光波导器件。

如高温高压或真空容器的观察窗液晶显示投影仪的散热板有害气体检测仪和火灾监测仪的窗口光纤通讯接头盒等。

蓝宝石单晶制备的研究开始于世纪末，年，法国人用熔焰法最先获得了较大尺寸的蓝宝石晶体，经过近百年的发展，制备蓝宝石单晶的技术日趋完善。

目前已有提拉法熔焰法坩锅移动法温度梯度法导模法热交换法水平定向凝固法泡生法等多种制备方法，而适于生长大尺寸蓝宝石单晶的技术主要有热交换法水平定向凝固法泡生法及温度梯度法及本项目所采用的冷心放肩微量提拉法等。

年，俄罗斯的研究所报道了采用法合成的蓝宝石晶体。

乌克兰的单晶研究所采用定向凝固法制备了大尺寸板状晶体，该工艺采用保护性气氛代替了晶体生长时的高真空环境，并且用廉价的碳材料代替热交换器用的昂贵金属材料，极大的降低了生产成本。

我国在大尺寸蓝宝石单晶的合成方面与国外有较大的差距，尤其在蓝宝石晶体的生长技术生长装备及加工技术方面，至今不少单位仍然使用较为传统的提拉法熔焰法生长氧化物单晶材料，由于机械传动过程中震动很大，电器自动控制精度低，温度场设计不合理等问题，很难满足晶体生长的基本条件。

制备的晶体质量成本很难满足使用要求，成为困扰相关产业发展的技术难题。

我国在蓝宝石晶体材料的加工技术方面和国际先进水平存在明显差距，主要是晶体材料利用率低加工表面质量差表面损伤层大加工后衬底材料定向精度难以满足使用要求，国内规模化生产用高品质蓝宝石衬底材料目前尚属空白。

国内在九十年代后期，针对大尺寸蓝宝石单晶体的生长技术取得了定的进展，中国科学院上海光学精密机械研究所采用导向温梯法与热交换法类似，生长出国内最大尺寸的蓝宝石晶体，用于国家氧碘强激光工程窗口材料，这是目前为止我国的最好水平年四川师范大学固体物理所采用提拉法生长出了直径大于的蓝宝石单晶年北京人工晶体研究所采用坩埚下降法生长蓝宝石单晶。

我国蓝宝石晶体的产业化属起步阶段，目前主要产品为中低档产品，如用火焰法和提拉法制备直径范围在以下的蓝宝石晶体，晶体质量只有少部分能达到光学级水平，如云南玉溪蓝晶晶体有限公司南京恒炼蓝宝石表面有限公司大连淡宁光电技术有限公司等企业上海光学精密机械研究所导向温梯法的产业化工作尚在起步阶段，据报道能加工制造英寸以下的蓝宝石晶体，由于受生长方向的限制，可加工基片直径尺寸小于，材料利用率较低。

在国际上能够通过产业化生产制造直径超过大尺寸蓝宝石晶体的国家只有美国和前苏联，有代表性的公司有俄罗斯的公司公司和等公司，生长出晶体尺寸最大为，工艺方法为泡生法美国的是世界上最高水平的晶体制造公司，可生产的大尺寸蓝宝石单晶体，采用的工艺方法为热交换法，其工艺成本较高。

我国晶体生长有悠久的历史，但现代人工晶体的系统研发起步较晚。

经近半个世纪的发展，已可生产制备直径的蓝宝石晶体，由个基本上是空白的领域上升到在国际上占有席之地，来之不易。

我国在晶体材料方面取得了大量研究成果，但大尺寸蓝宝石晶体材料的生长技术，高利用率低成本的晶体材料成型及机械加工技术开发应用尚处于研制水平较低阶段，对大多需求很难提供配套，更谈不上批量生产，难以满足供货量和货期的要求大大的制约了相关领域的发展。

高品质低成本的晶体材料生长技术是世界各国关注的难点和重点。

从目前的技术水平来看，国际上能够产业化制造直径大于以上高品质蓝宝石衬底材料的只有俄罗斯美国等三家公司，由于蓝宝石材料有着较强的军工应用背景需求，因此各国均将该项技术列为高度机密内容，相关研究报道仅仅局限在工艺角度，针对蓝宝石的特点和用途开发的专用设备及与之相配套的成型及机械加工技术的报道仅仅限于原理角度，我国在该方面的研究属刚刚起步，在基础理论工艺设备选配等方面的基础和经验几乎为零。

目前国内现有的用于蓝宝石晶体生长设备，是基于传统方法和技术开发建设的实验室级产品，无论从晶体质量成本工艺控制精度工艺重现性晶体尺寸生产效率等方面均难以满足产业化的需求。

从工艺角度，大尺寸蓝宝石晶体生长周期长，工艺复杂。

原材料纯度处理状态制备工艺参数等对晶体质量影响较大，需要针对不同工艺参数生长出晶体进行详细的性能测试和微观组织结构分析，在此基础上给出进步改进的工艺参数和技术措施，才能开始下轮次的晶体生长，达到不断优化工艺，获得高质量晶体材料的目的。

然而国家产业升级和结构调项目单位的基本情况和财务状况项目单位的基本情况项目单位哈尔滨光电技术有限公司是由哈尔滨工业大学实业开发总公司哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所与部分自然人合资创建的有限责任公司，公司注册资本万元人民币。

公司于年月日工商注册登记，公司地址哈尔滨经济开发区海宾路号。

公司主要从事蓝宝石晶体材料生产及加工航空航天光电窗口半导体衬底晶园衬底片半导体器件蓝宝石专用设备等的加工制造及生产技术开发。

公司占地平方米，现有建筑面积平方米，具有自主研发的大尺寸高质量蓝宝石晶体炉台套，专用晶体加工设备台套。

公司内有支充满朝气，富有开拓能力的技术队伍，公司现有员工人，其中具有博士学位的员工人，高级技术职称人员人，具有较强的研发实力。

企业管理制度健全，经营管理理念紧跟时代发展企业生产基础好，市场开发队伍健全，产品市场竞争力强，可全部替代进口，竞争优势明显。

公司目前的产品技术及市场情况公司主导产品为半导体衬底晶圆激光窗口，目前月产值万元左右，其中以上出口，产品国际市场占有率，国内高端市场占有率以上。

公司于年月通过质量管理体系评审，获得权威机构认证。

为进步促进公司的发展，加快公司高新产品的市场占有率，形成规模化效益，公司与年月日同香港星彩科技股份有限公司签订了投资协议，香港星彩科技股份有限公司将为我公司蓝宝石产业发展注入资金万元，用于扩大产业化规模，产品的深加工及国际市场化。

公司拥有自主知识产权获得国家发明专利项，实用新型专利项，其他项专利正在申请中，产品技术水平国际领先。

公司产品先后获得法国公司，日本日亚光学昭和电工信光社日立电子，以色列英国德国尼布丁意大利马波斯台湾国邦光学晶美应用材料技术兆远光电兆晶光学香港晶石光学香港和昌隆国内所所所所大连淡宁大连路美深圳世纪晶圆山东华光等多家公司的合格分供商质量认定，产品供不应求，目前销售合同已经签订值年底。

公司