一、藍寶石的介紹
藍寶石(Sapphire)是一種氧化鋁(α-Al2O3)的單晶,又稱為剛玉。藍寶石作為一種重要的技術(shù)晶體,已被廣泛地應用于科學技術(shù)、國防與民用工業(yè)的許多領(lǐng)域。藍寶石晶體具有優(yōu)異的光學性能、機械性能和化學穩(wěn)定性,強度高、硬度大、耐沖刷,可在接近2000℃高溫的惡劣條件下工作。藍寶石晶體具有獨特的晶格結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學性能、良好的熱學性能。
二、藍寶石晶體的主要用途
廣泛的應用于紅外軍事裝置、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強度激光的窗口材料。成為實際應用的半導體GaN/Al2O3發(fā)光二極管(LED)、大規(guī)模集成電路SOI和SOS及超導納米結(jié)構(gòu)薄膜等最為理想的襯底材料。
用于半導體照明產(chǎn)業(yè),如LED,LED能使發(fā)光效率提高近10倍,壽命是傳統(tǒng)燈具的20倍以上,兼有綠色、環(huán)保等優(yōu)點。目前能用于商品化的襯底只有兩種,即藍寶石和碳化硅襯底。目前全球80%LED企業(yè)采用藍寶石襯底,其原因是碳化硅價格昂貴。
用于民用航天、軍工等,如透波窗口、整流罩、光電窗口、護板、陀螺、耐磨軸承等部件。軍用光電設(shè)備,如:光電吊艙、光電跟蹤儀、紅外警戒系統(tǒng)、潛艦光電桅桿等。
藍寶石晶體在民用領(lǐng)域的應用,如條碼掃描儀的掃描窗口,永不磨損型雷達表的表蒙,紡織工業(yè)的纖維導絲器,照相機外護鏡頭,耐磨軸承。
三、世界各國的LED產(chǎn)業(yè)政策:
LED是新一代光源,被公認為是21世紀最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域。目前,世界各個主要國家和地區(qū)紛紛制定LED技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃。
日本在1998年就制定了“21世紀光計劃”;歐盟從2000年7月,實施了“彩虹計劃”,在此基礎(chǔ)上,與2004年7月又啟動了“固態(tài)照明研究項目”,成立了“歐盟光電產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”;韓國在2000年制定了“氮化鎵半導體開發(fā)計劃”,成立了光產(chǎn)業(yè)振興會;美國在2001年啟動的“下一代照明計劃(NGLI)”及2002年設(shè)立的“國家半導體照明研究計劃”列入了能源法案;中國在2003年6月17日正式啟動了“國家半導體照明計劃”;2006年10月,中國科技部啟動“十一五”半導體照明工程“863”計劃,對半導體照明產(chǎn)業(yè)以更大的支持。
四、藍寶石晶體的主要原料及其生產(chǎn)方法
生產(chǎn)藍寶石晶體主要原料為5N高純氧化鋁。氧化鋁原料純度是最重要的參數(shù),純度5N的原料和4N6的長晶原理上說自然是雜質(zhì)要少,可以減少一定的位錯密度和顯色等。
五、全球照明政策
在各國LED照明政策的推動下,白熾燈的淘汰已經(jīng)在進行。白熾燈禁用法律已經(jīng)在全球開始實行。
2011年:阿根廷、澳大利亞、新西蘭、法國、意大利和菲律賓生效;
2012年:英國、芬蘭、荷蘭生效;
2013年:在日本和加拿大生效;
2014年:在美國生效;
2017年:在中國生效。
六、藍寶石在半導體照明產(chǎn)業(yè)的應用
筆記本電腦、液晶電視、照明、手機顯示器的背光源。
七、高純氧化鋁的生產(chǎn)方法
目前國內(nèi)生產(chǎn)高純氧化鋁的主流技術(shù)。
1、多重結(jié)晶法:硫酸鋁銨熱解法和碳酸鋁銨熱解法
2、醇鹽水解法:異丙醇鋁法和膽堿法
3、直接水解法:鋁跟水直接反應生成氫氧化鋁,水解過程在全密閉有機內(nèi)襯環(huán)境中進行,不添加任何催化劑。