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蓝宝石玻璃的内应力消除方法

时间:2024-01-30

蓝宝石玻璃有着广泛的应用,如GaN蓝绿半导体二极管实用的衬底材料、高功率激光器理想的窗口材料和激光基体材料等。可采用温度梯度法和气泡法生产,如80公斤级、120公斤级、150公斤级。

蓝宝石生长过程中,晶体内部不可避免地会产生应力。特别是对于蓝宝石晶体棒,在挖棒过程后会引入额外的加工应力,带应力的蓝宝石晶锭在切割时可能会出现电弧弧度大、切割精度低等问题。这些问题可能会增加晶片切割表面的应力,导致切割后晶片出现更大的翘曲和弓形。另外,晶片经过常规退火处理(1400℃左右)后,晶片内部的应力无法释放。因此,晶片在后续的研磨、倒角加工过程中,很容易出现崩边、裂纹、翘曲、像散等问题,这将进一步降低良率。因此,为了提高晶片加工的良率,需要及时消除内应力。另外,在使用钨笼作为加热元件的生长炉中,钨原子(W)和少量钼原子(Mo)可能以固态扩散、渗透等形式随机进入熔体。

蓝宝石玻璃

乐发lv 将通过温度梯度法(TGT法)生长的蓝宝石玻璃在中高温氧化气氛(1600℃空气气氛)和高温还原气氛(1900℃氢气气氛)中放置120小时。经过去应力和去色退火处理,即“两步”退火处理后,晶体变得无色透明。经过测试,蓝宝石的完整性和光学透过率都有了显着的提高。然而,采用两步法进行退火时,时间成本和退火工艺成本较高。一种“一步式”高温退火工艺,即在1750~1800℃的空气气氛中直接高温退火。保温时间取决于晶体质量(一般不超过40小时)。将蓝宝石原料中可能含有的低价杂质离子(如Cr3、Ti3)充分氧化成高价态(Cr4、Ti4),进一步减小晶棒的色差,增加晶棒的色差。水晶棒的质量。其次,钨、钼原子被氧化生成WO3和MoO3,它们在高温下容易升华,钨、钼原子以气体形式离开晶棒。高温退火是消除晶体内应力的适宜方法,且温度越高,退火时间越短。与现有的两步工艺相比,该工艺缩短了退火周期。

乐发lv 本工艺使用的高温退火炉,放置蓝宝石玻璃送入退火炉退火,按既定升温曲线升温至1750-1800℃,恒温40小时左右,然后按规定降温至室温。整个工艺显着缩短了退火周期,节省了退火时间和工艺成本,退火前后的外观颜色发生了根本性的变化。退火前,蓝宝石显得略显浑浊,颜色较深;退火后,蓝宝石内部清晰透明。