材料
蓝宝石（单晶 Al₂O₃）
单晶氧化铝，集极高硬度、化学惰性、宽谱光学透过性与高温稳定性于一体——适用于半导体视窗、光学窗片及耐磨零部件。
什么是蓝宝石？
蓝宝石是氧化铝（Al₂O₃）的单晶形态，又称刚玉。与多晶氧化铝陶瓷不同，单晶蓝宝石具有各向同性（或近各向同性）的光学性能、抛光后极高的表面质量，以及更优越的化学耐受性。
其综合性能使其成为以下应用的首选材料：
- 光学窗片——透过波段从深紫外（0.14 μm）至中红外（6 μm）
- 半导体工艺腔体高温视窗
- 面等离子体零件——需要极强的耐化学侵蚀性
- 耐磨零部件——硬度接近金刚石（莫氏9级）
关键材料性能
| 性能指标 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 晶体结构 | 六方晶系（R3̄c） | 单晶，直拉法生长 |
| 密度 | 3.98 g/cm³ | — |
| 硬度 | 莫氏9级 / ~2000 HV | 仅次于金刚石 |
| 弹性模量 | 335–400 GPa | 各向异性，与晶轴相关 |
| 抗弯强度 | 400–690 MPa | — |
| 最高使用温度（空气） | 1900°C | 无相变 |
| 熔点 | 2053°C | — |
| 热导率 | 23–46 W/(m·K) | 与晶轴相关 |
| 热膨胀系数 | 5.0（a轴）/ 5.6（c轴）× 10⁻⁶/°C | — |
| 折射率（589 nm） | nₒ = 1.768，nₑ = 1.760 | 双折射 |
| 光学透过范围 | 0.14 – 6.0 μm | 紫外-可见-近红外-中红外 |
| 介电常数 | 9.3–11.5 | 与频率及晶轴相关 |
| 化学纯度 | > 99.99% Al₂O₃ | 直拉法单晶棒料 |
光学透过性能
蓝宝石在紫外、可见光、近红外和中红外宽谱范围内均具有高透过率：
| 波长 | 透过率（2 mm厚） |
|---|---|
| 193 nm（ArF 准分子激光） | ~50%（表面损耗限制） |
| 248 nm（KrF 准分子激光） | ~80% |
| 355–1064 nm（Nd:YAG） | > 85% |
| 2.9 μm（CO 激光） | > 75% |
| 5.5 μm | > 50% |
宽透过窗口使蓝宝石成为多波长工艺监控、高温计视窗及紫外工艺视窗的理想选择。
耐化学性
蓝宝石在室温及高温下可耐几乎所有化学品：
| 化学品 | 耐受性 |
|---|---|
| HF（稀） | 室温下耐受 |
| HF（浓，热） | 80°C以上有轻微侵蚀 |
| H₂SO₄、HNO₃、HCl | 优良耐受 |
| NaOH、KOH（稀） | 良好耐受 |
| NaOH、KOH（热浓） | 长时间暴露有轻微侵蚀 |
| 等离子体（Cl₂、CF₄、O₂） | 优良耐受 |
| 水、水蒸气 | 优良耐受，至1000°C |
晶向规格
我们供应并加工标准及定制晶向蓝宝石：
| 晶向 | 说明 | 典型应用 |
|---|---|---|
| C 面（0001） | 基面；z方向零双折射 | LED 衬底、通用窗片 |
| A 面（11-20） | — | 特种光学，衬底 |
| R 面（10-12） | — | 异质外延衬底 |
| M 面（10-10） | — | 特种半导体 |
| 任意/定制 | 可提供离轴切割 | 客户指定 |
蓝宝石加工能力
蓝宝石极高硬度（莫氏9级）要求全程使用金刚石工具。图冠半导体加工能力如下：
| 工艺 | 可达指标 |
|---|---|
| 钻孔（圆柱形坯料） | 直径 ±0.05 mm |
| 切割（金刚石线切割） | 厚度 ±0.02 mm，最薄 0.3 mm |
| 研磨 | 平面度 < 5 μm，平行度 < 5 μm |
| 光学抛光 | Ra < 0.1 nm（埃级），面型精度 λ/10 |
| 外圆/内圆磨削 | 公差 ±0.02 mm |
| 倒角与边缘磨削 | 按图纸执行 |
典型产品
- 视窗 — 有法兰或无法兰，用于工艺腔体监控
- 光学平片与窗片 — 紫外至中红外透过，单面或双面抛光
- 激光窗片 — 镀增透膜或裸片，适用于193/248/355/1064 nm
- 耐磨板与轴承镶件 — 利用极高硬度特性
- 定制异形件 — 圆片、矩形片、棱镜、棒料——按图纸加工
质量与文件
- XRD 晶向验证（标准精度 ±0.5°）
- 表面粗糙度测量（AFM 或轮廓仪）
- 尺寸检验报告（三坐标测量机）
- 光学级零件可提供光学透过率测试报告