大尺寸、高品质蓝宝石窗口及衬底器件的产业化项目可行性研究报告.doc文档35页全文在线看

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。

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， 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 折射系数    吸收系数    毫米波特性 折射 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表给出了蓝宝石单晶的基近年来 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。

部分内容简介部分内容简介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，因经承担过的国家高技术产业化示范工程项目情况 公司承担了年度国家高技术产业化示范工程项目，英寸 半导体衬底晶圆及其关键设备的产业化，并于年月份通过国 家发改委的产业化验收，项目验收结论如下 年月日，受国家发展改革委的委托，国防科工委科技 与质量司在北京主持召开了国家发展改革委软件等信息产业关键技 术产业化专项用英寸衬底晶圆及其专用设备的产业化项 目验收会。

验收委员会听取了项目建设单位关于产业化项目建设的工 作总结报告技术总结报告，审查了项目资金使用审计报告项目产 品的质量检测报告项目建设环境影响消防劳动安全卫生及职 业病防护档案管理等各分项验收报告，依据国家发展改革委的批复 内容，经讨论形成验收意见如下 该项目突破了蓝宝石晶体生长技术高效率加 工技术专用设备的产业化制造技术等难题，实现了用英寸 衬底晶圆及其专用设备的产业化，起到了示范工程作用 项目承担单位在规定时间内，完成了批复文件规定的产业化 建设内容，实现了年产吨蓝宝石单晶及台专用生 长设备的生产能力，产品质量稳定，现已销售至多个国家和地区，取 得了良好的经济社会效益，为相关行业的发展奠定了基础 国家发改委批复总投资额为万元。

根据黑龙江华盛会计 师事务所提供的专项审计报告黑华盛专审字第号，项 目建设完成总投资万元。

资金筹措方面项目使用国家支持 资金万元哈尔滨市地方配套资金万元，企业自筹资金 万元，资金使用符合国家相关管理规定要求 根据项目建设属地各级管理部门出具的分项验收文件，项目 在建设过程中满足了环镜保护消防劳动安全卫生及职业病防护 档案管理等要求项目建设管理规范。

综上，验收委员会认为该项目全面完成了批复的建设内容，经 费使用合理，验收材料齐备，同意通过验收。

建议完善产品系列，扩大产业规模 项目产业关联度分析 本项目的产业化，对相关行业的技术进步将会带来积极的意义， 具体体现在 该项目的推广应用，可为我国新兴的航空航天业提供关键的器件 保障。

很久以来，国内大尺寸多波段通透蓝宝石窗口器件直依赖进 口，在订货周期保密限制尺寸能力等多方面境外对我国进行封锁， 严重影响了国内航空制造航天业的发展，已经成为制约该领域发展 的瓶颈，本项目的推广实施，可大大改善国内大尺寸多波段通透蓝 宝石窗口的供货保障能力，摆脱国际封锁，完善自主能力，实现快速 发展。

本项目实施，还可为产业提供必要的基础性战略性衬底材 料支持 我国目前产品的加工制造能力仅占全球总额的左右，这 其中包含台湾地区的占全球近的制造能力。

目前高亮度低成本 是该产业发展的主流要求。

本项目技术的推广应用，可以为困境中的 国内业提供强有力技术支持，为降低生产制造成本提高产品质