大尺寸、高品质蓝宝石窗口及衬底器件的产业化项目投资立项计划书.doc文档35页全文在线看

以白宝石单晶片为绝缘衬底材料的器件则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。

部分内容简介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，上涨幅度大于，该价格由于产能的严重不足将在高位维持很长段时间。

表是全球主要蓝宝石供应商的供应能力情况表全球主要蓝宝石供应商的供应能力情况供货商名称所在地晶棒产能主要供应地区及规模俄罗斯欧美日本为主美国台湾欧美日本日本自给自足等俄罗斯欧美韩国韩国台湾据不完全统计国内仅英寸衬底基片月需求就在万片左右年需求万片左右出口部分市场需求更大，保守估计每月万片左右年万片左右约需晶体吨左右。

随着对降低成本的要求，该部分市场的竞争会趋于白热化，高技术低成本将成为该类产品发展的主题。

在中国深圳国际半导体照明展览会上，本公司产品获得了中外客商的广泛关注，其中，日本，台湾兆晶科技股份有限公司台湾晶向科技股份有限公司台湾晶美英用材料股份有限公司美国路美公司等等主要生产厂商均对本公司产品提出采购意向，目前公司产品已通过台湾晶向公司兆晶公司晶美公司日本公司的质量审查，并获得合格分供商资格认定。

公司目前的产能为吨月，其中英寸晶棒全部被台湾晶美公司包销，英寸产品销往国内外多家公司及军工单位。

由于产能有限，尚不能完成大量的订单任务。

随着对降低成本的要求，该部分市场的竞争会趋于白热化，高技术低成本将成为该类产品发展的主题。

这将为我公司的产品提供更好的市场竞争机会。

大尺寸高品质蓝宝石军工窗口及器件蓝宝石军工窗口，如新代武器装备急需的球面非球面非对称截面曲面窗口等，本部分市场年全球需求量为亿美元，国内需求量为亿人民币随着导弹战机军舰雷达激光电子对抗等武器装备的更新换代，对高速化小型化，多功能复合的光电窗口及器件的需求也越来越大，蓝宝石窗口是马赫数大于的高速整流罩光电窗口的首选材料。

如美国雷神公司的怪蛇号空空格斗导弹，自海湾战争以来已经生产了近万发，仅此项，就需求蓝宝石整流罩近万片，苏型战斗机，如采用传统的玻璃窗口，每次飞行后都要更换，采用蓝宝石光电窗口后可保证个飞行架次免维护。

据美国洛克希德马丁公司统计，至年底，全球军事工业用蓝宝石材料的市场预计超过亿美元，其年增长速率将大于。

按此计算，年需求的各类窗口数量将超过万件。

其他功能器件高品质蓝宝石光电陀螺类产品，如小型激光陀螺，直径以内的转向稳定，抗过载陀螺等，本部分市场全球需求量为万美元，我国每年的需求量约万人民币其他民用窗口，如新代贵族手机窗口，平民手机窗口，光电遥控器窗口，照相机外护镜头，条码机耐磨窗口，投影仪保护棱镜，光电管感光棱镜等，全球市场需求年亿美元，国内预计万人民币。

耐磨类零部件直占蓝宝石晶体用量的左右，如钟表表蒙超市用条码机光电窗口手机显示屏耐磨轴承等，其市场需求量极大，以手表表蒙为例，仅深圳富士光学公司年出口量在万片以上，目前手机显示屏的年需求已经大于万片，预计在年内其增长速率将会大于，年需求晶体吨以上。

综上所述，对于高品质蓝宝石材料及其窗口器件，国内外市场需求量极大，发展较快，前景光明。

建设内容本项目拟建设大尺寸高品质蓝宝石晶体生长生产线条，大尺寸高品质蓝宝石窗口及衬底器件加工生产线条，新增晶体生长加工检测设备台套，形成年产吨高品质大尺寸蓝宝石晶体，万件制品的生产能力。

项目建设地点哈尔滨市经济技术开发区海宾路号，哈尔滨光电技术有限公司院内。

项目建设周期个月，主要包括设备的选型招投标，电力增容和招投标，设备安装调试，工艺优化固化，人员培训试生产正式生产等新增主要设备见表表新增主要设备清单序号设备用途设备名称型号规格数量台套单价万元总价万元备注单晶炉单晶定向仪超声振动头专用数控线锯床进口数控外园磨床金刚石切片锯床进口工装及夹具晶体质量激光检测仪窗口几何尺寸精度检测仪进口数控立式铣床数控平面磨床双晶衍射仪刀具磨床数控铣磨中心进口研磨抛光设备合计台套总投资及来源项目建设总投资万元，其中固定资产费用万元，项目流动资金万元。

本项目建设拟企业自筹资金万元，银行贷款万元，申请国家资金支持万元。

项目的技术工艺情况项目的技术专利情况本项目高品质蓝宝石晶体生长采用的工艺技术方法名称为冷心放肩微量提拉法，该技术成果是在传统的泡生法基础上经近年时间的研究探索得出的，目前该技术已获国家发明专利，证书号见附件蓝宝石晶体材料的高利用率低成本加工方法采用专利蓝宝石棒材的超声振动磨削加工方法专利申请号及超声振动磨削复合加工刀具授权专利号见附件技术来源及权属情况年，哈尔滨工业大学批准成立哈光电技术有限公司，并将冷心放肩微量提拉技术以技术入股投资形式投入到公司哈尔滨工业大学文件校企发号文件关于同意以无形资产投资入股并以股权奖励研发人员的决定，目前该技术的所有权属哈尔滨光电技术有限公司。

见附件专利技术蓝宝石棒材的超声振动磨削加工方法专利申请号及超声振动磨削复合加工刀具授权专利号为公司职务发明。

技术中试鉴定情况年，根据国内外市场需求，哈尔滨工业大学结合前期科研基础，开展了冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶制备技术的中试研究工作，提出英寸蓝宝石衬底晶圆及其专用设备的工业性试验研究，旨在开展大尺寸高性能蓝宝石晶体材料及其制品的产业化前期研究工作针对大尺寸蓝宝石晶体及其制品产业化工作可能出现的技术难题和瓶颈，探索大尺寸高质量蓝宝石晶体及制品的低成本高效加工技术，为项目的进步产业化提供技术保障，完成的主要工作内容有大尺寸蓝宝石晶体材料生长