大尺寸、高品质蓝宝石窗口及衬底器件的产业化项目立项投资分析报告.doc_中文版高速下载

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，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 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， 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 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 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 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