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drg1984

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[交流] 泡生法制备蓝宝石晶体的成品率问题已有27人参与

泡生法制备大尺寸蓝宝石的成品率并没有提拉法那么高，其主要原因有二：第一、制备周期太长，一般生长30-40公斤的蓝宝石晶体，需要8-10天左右。在这样一个长的周期和2000多度的高温下，对设备是个很大的考验。第二、系统结构，泡生法自身独特的温场和保温装置制约了其温场的合理化设计。泡生法温场设计时上半部分类似于提拉法，由于坩埚本身不是发热体，温度梯度可以造的比提拉法更小，从这个角度来说，对于生长想宝石这类热导率很高的晶体时，是有利的。但泡生法加热和保温系统基本采用钨钼材料，所以体系呈现弱还原气氛，由此导致其炉体下半部分不能象提拉法那样采用锆等氧化物保温材料保温，而只能采用耐高温的钨钼材料，支撑庞大的坩埚及原料重量。钨钼本身作为反射屏在高温下可以起到保温的作用，但作为支撑时由于他与坩埚接触，钨钼材料具有大的热导率很，使得泡生法炉体下半部分温度梯度非常小，甚至会造成类似于温梯法那样的倒置梯度。温梯法籽晶在坩埚下方，晶体生长从下往上，其设置的倒置梯度有利于晶体的生长，但泡生法生长方式类似于一个非常缓慢的提拉法。所以泡生法晶体生长过程中，当液面随晶体生长下降时，梯度越来越小甚至会造成梯度倒置，随功率的降低晶体结晶容易粘连坩埚壁。

从上面分析来说，泡生法生长蓝宝石，并不是尺寸越大越合算。虽然一个大的尺寸晶体在掏棒时材料利用率高，但是随晶体尺寸增大，生长周期变长，生长成功率会下降。个人认为目前的设备水平生长一个25-40公斤的晶体是合理的，至于近期提到的60公斤、90公斤蓝宝石的生长，并不是明智的选择。另一个问题是体系的温度梯度合理化设计，应该从底部坩埚托和托盘的导热上下功夫，其方法有多样，可以在托盘和坩埚托设计成接触面小的方法，以此来达到提供成功率的目的。

最近有很多人开始关注和投资蓝宝石项目，但真正从事蓝宝石晶体生长工艺研究的人介入的很少，这样一个新型设备从国外引入的时候，投资人本身没有能力消化和吸收工艺问题，还需要国内晶体生长同行进行长期的研究。

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