蓝宝石各种生长方法

泡生法生长蓝宝石晶体1 引言无色蓝宝石(α- Al2O3)属六方晶系,最高工作温度可以达到1900 ℃。

目前以其特殊的物理化学性质、价格优势和晶体尺寸而成为光电子和微电子产业中用量最大的无机氧化物晶体材料,尤其是在本世纪的固体光源革命中,以蓝宝石为衬底的GaN基蓝绿光LED产业的大力发展,不断推动着对蓝宝石生长技术和晶体质量的研究。

此外,由于蓝宝石晶体易于获得大尺寸单晶,而且其热噪音仅为石英玻璃的1.9倍,模式因子Q比石英玻璃高两个数量级,故以蓝宝石晶体作为干涉仪光学介质将极大地提高光学灵敏度。

蓝宝石晶体已经被美国国家自然科学基金委员会作为L IGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)计划中首选的光学材料。

因此高光学质量和大尺寸蓝宝石晶体生长技术仍然是产业界探索和研究的热点内容之一。

2 蓝宝石晶体的生长技术蓝宝石晶体的合成方法主要有焰熔法、助熔剂法和熔体法, 其中熔体法又可分为几种。

焰熔法生长的宝石晶体尺寸较小, 具有大量的镶嵌结构, 质量欠佳；助熔剂法生长的宝石晶体也很小, 且含有助熔剂阳离子, 质量也不太好；而熔体法生长的宝石晶体具有较高的纯度和完整性, 尺寸较大。

其基本原理是将晶体原料放入耐高温坩埚中加热熔化, 然后在受控条件下通过降温使熔体过冷却, 从而生长晶体。

由于降温的受控条件不同, 因此, 从熔体中生长宝石晶体的方法也稍有不同。

目前, 世界上主要的熔体法生长技术有4种晶体提拉法、导模法、热交换法和泡生法。

本文着重报道的是利用泡生法生长无色蓝宝石晶体。

2.1 晶体提拉法晶体提拉法( cr ystal pulling metho d) 由J.Czochralski 于1918 年发明, 故又称 丘克拉斯基法 , 简称Cz 提拉法, 是利用籽晶从熔体中提拉生长出晶体的方法, 能在短期内生长出高质量的单晶。

这是从熔体中生长晶体最常用的方法之一。

蓝宝石晶体的生长方法自1885年由Fremy、Feil和Wyse利用氢氧火焰熔化天然红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“日内瓦红宝石”，迄今人工生长蓝宝石的研究已有100多年的历史。

在此期间，为了适应科学技术的发展和工业生产对于蓝宝石晶体质量、尺寸、形状的特殊要求，为了提高蓝宝石晶体的成品率、利用率以及降低成本，对蓝宝石的生长方法及其相关理论进行了大量的研究，成果显著。

至今已具有较高的技术水平和较大的生产能力，为之配套服务的晶体生长设备——单晶炉也随之得到了飞速的发展。

随着蓝宝石晶体应用市场的急剧膨胀，其设备和技术也在上世纪末取得了迅速的发展。

晶体尺寸从2吋扩大到目前的12吋。

低成本、高质量地生长大尺寸蓝宝石单晶已成为当前面临的迫切任务。

总体说来，蓝宝石晶体生长方式可划分为溶液生长、熔体生长、气相生长三种，其中熔体生长方式因具有生长速率快，纯度高和晶体完整性好等特点，而成为是制备大尺寸和特定形状晶体的最常用的晶体生长方式。

目前可用来以熔体生长方式人工生长蓝宝石晶体的方法主要有焰熔法、提拉法、区熔法、导模法、坩埚移动法、热交换法、温度梯度法、泡生法等。

而泡生法工艺生长的蓝宝石晶体约为目前市场份额的70%。

LED蓝宝石衬底晶体技术正属于一个处于正在发展的极端，由于晶体生长技术的保密性，其多数晶体生长设备都是根据客户要求按照工艺特点定做，或者采用其他晶体生长设备改造而成。

下面介绍几种国际上目前主流的蓝宝石晶体生长方法。

图9 蓝宝石晶体的生长技术发展1 凯氏长晶法(Kyropoulos method)简称KY法，中国大陆称之为泡生法。

泡生法是Kyropoulos于1926年首先提出并用于晶体的生长，此后相当长的一段时间内，该方法都是用于大尺寸卤族晶体、氢氧化物和碳酸盐等晶体的制备与研究。

上世纪六七十年代，经前苏联的Musatov改进，将此方法应用于蓝宝石单晶的制备。

该方法生长的单晶，外型通常为梨形，晶体直径可以生长到比坩锅内径小10～30mm的尺寸。

盆土：最好用泥炭、珍珠岩混合牛粪、腐叶土制作，保证土排水好且松软。

温度：最好在12-18℃，温度太高不利于植物生长。

光照：阳光充裕就好，能晒强光。

浇水：浇水时要看干燥程度，等到土干透了才能浇水，否则就不要浇水了。

一、养殖方法
1、盆土：它对土壤要求相对来说挺严格的，一般用泥炭、珍珠岩混合牛粪、腐叶土制作。

要保证土壤排水、松软。

2、温度：它较喜温暖环境，怕高温，最好在12-18℃，温度太高不利于植物生长，要注意。

3、光照：它较喜光，但是不能晒强光，光照太强会晒伤植物，而光照不足则叶边会薄并且细长，叶片颜色还淡。

4、浇水：它是多肉植物的一种，当然也耐干了，浇水时要看干燥程度，若是土干透了，就浇水，否则就不要浇水了。

二、注意事项
1、施肥不要过于勤，一个月一次就行了。

太勤也不利于植物生长。

2、忌高温，但也忌阴暗，不能长时间呆在阴暗的地方。

蓝宝石养殖方法和注意事项摘要：蓝宝石是一种稀有且珍贵的宝石，它被广泛用于珠宝制作和装饰。

在养殖蓝宝石之前，准备工作和方法选择是非常重要的。

本文将介绍蓝宝石的养殖方法和需要注意的事项，从而帮助读者了解如何成功养殖蓝宝石。

正文：蓝宝石，它闪烁着深蓝色的光芒，是一种梦幻般的宝石。

在世界上，尤其是亚洲和澳大利亚地区，蓝宝石非常受欢迎。

然而，由于其稀少性，市面上的蓝宝石价格非常昂贵。

因此，对于许多人来说，尝试养殖蓝宝石是一种既富有挑战性又具有经济收益的选择。

首先，让我们来看看蓝宝石的养殖准备工作。

在决定开始蓝宝石养殖之前，您需要购买蓝宝石种子。

这些种子可以在市场上或者专业的宝石养殖场购买。

此外，您还需要提前准备工作场所。

蓝宝石养殖一般是在洞穴或地下矿山进行的。

确保光线、湿度和温度都适宜，这对于蓝宝石的生长和发展非常重要。

接下来，让我们来了解一下蓝宝石的养殖方法。

蓝宝石的养殖有两种常用的方法：拉引法和融石法。

拉引法是指将种子放置在真空环境下，然后通过施加适当的压力和温度进行慢慢拉伸，最终形成蓝宝石。

这个过程需要一定的技术和设备，并且需要不断调整温度和压力，以保证蓝宝石的质量。

另一种方法是融石法，即将蓝宝石种子放置在高温条件下进行融化和重新结晶。

这种方法可以节省时间和成本，但对于技术要求更高。

蓝宝石的养殖过程需要注意一些事项。

首先是种子的选择。

选择高质量的种子非常重要，因为它们决定了最终蓝宝石的质量。

其次是环境的控制。

光线、湿度和温度的适宜对蓝宝石的生长至关重要。

您需要根据不同的种植阶段调整这些条件。

此外，还要定期检查和保养设备，确保养殖过程顺利进行。

成功养殖蓝宝石的关键在于耐心和经验。

尽管养殖蓝宝石可能需要一定的时间和投入，但当您看到美丽的蓝宝石产出时，一切都将变得值得。

通过合理控制养殖条件，您将能够培育出高品质的蓝宝石。

此外，专业的知识和技术也是成功的关键。

在养殖蓝宝石的路上，一定要记住需要付出努力和耐心。

蓝宝石花的养殖方法和注意事项摘要：蓝宝石花是一种美丽且备受喜爱的室内盆栽植物。

本文介绍了蓝宝石花的养殖方法和注意事项，包括选择适当的土壤和容器、提供合适的光照和温度、适当浇水和施肥、注意病虫害防治等。

希望读者能通过本文了解如何正确养护蓝宝石花，使其保持健康茂盛的生长。

正文：蓝宝石花，学名为Agapanthus africanus，是一种热带植物，因其鲜艳的花朵和坚韧的生命力备受喜爱。

它原产于南非，常被栽培为室内观赏植物。

在适宜的条件下，蓝宝石花可以生长茂盛，开出美丽的蓝色或白色花朵，成为家居或办公场所的一道亮丽风景。

下面将详细介绍蓝宝石花的养殖方法和注意事项。

1. 选择适当的土壤和容器：蓝宝石花喜欢排水良好的土壤，一般可以选择园土与河沙或珍珠土的混合物作为栽培基质。

同时，选择深度和口径适宜的花盆，以便根系有足够的空间生长。

在花盆底部设置透水孔，以确保水分不会积聚，避免根部烂掉。

2. 提供合适的光照和温度：蓝宝石花喜欢充足的光照，但避免暴晒。

在夏季，可以将其放置在阴凉的位置，并确保在寒冷的冬季避免寒害。

蓝宝石花适应温暖的环境，室内的温度最好保持在25°C左右。

3. 适当浇水和施肥：蓝宝石花的生长期需要保持适度的湿润，但切忌积水。

可通过观察土壤表面是否干燥来判断浇水的时机，通常保持土壤湿润即可。

在生长期间，每两周施一次液体肥料，以供应所需的营养物质。

4. 注意病虫害防治：蓝宝石花容易受到蚜虫、红蜘蛛等病虫害的侵袭。

定期检查植株的叶片和花序，发现病虫害时，可用肥皂水或生物农药喷洒叶面。

同时，定期擦拭叶片，保持植株的整洁。

蓝宝石花是一种相对简单的室内盆栽植物，只要提供适宜的生长环境和基本的养护，就可以保持其生长茂盛和鲜艳的花朵。

但需要注意的是，不同地区/季节的生长条件可能存在差异，因此要根据实际情况调整养护方法。

同时，及时解决病虫害问题，保持植株的健康成长。

总结：蓝宝石花的养殖方法和注意事项包括选择适当的土壤和容器、提供合适的光照和温度、适当浇水和施肥、注意病虫害防治等。

一、蓝宝石生长1.1 蓝宝石生长方法1.1.1 焰熔法Verneuil (flame fusion)最早是1885年由弗雷米（E. Fremy）、弗尔（E. Feil）和乌泽（Wyse）一起，利用氢氧火焰熔化天然的红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“ 日内瓦红宝石”。

后来于1902年弗雷米的助手法国的化学家维尔纳叶（Verneuil）改进并发展这一技术使之能进行商业化生产。

因此，这种方法又被称为维尔纳叶法。

1）基本原理焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。

其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在种晶上固结逐渐生长形成晶体。

2）合成装置与条件、过程焰熔法的粗略的说是利用氢及氧气在燃烧过程中产生高温，使一种疏松的原料粉末通过氢氧焰撒下焰融，并落在一个冷却的结晶杆上结成单晶。

下图是焰熔生长原料及设备简图。

这个方法可以简述如下。

图中锤打机构的小锤7按一定频率敲打料筒，产生振动，使料筒中疏松的粉料不断通过筛网6，同时，由进气口送进的氧气，也帮助往下送粉料。

氢经入口流进，在喷口和氧气一起混合燃烧。

粉料在经过高温火焰被熔融而落在一个温度较低的结晶杆2上结成晶体了。

炉体4设有观察窗。

可由望远镜8观看结晶状况。

为保持晶体的结晶层在炉内先后维持同一水平，在生长较长晶体的结晶过程中，同时设置下降机构1，把结晶杆2缓缓下移。

焰熔法合成装置由供料系统、燃烧系统和生长系统组成，合成过程是在维尔纳叶炉中进行的。

A.供料系统原料：成分因合成品的不同而变化。

原料的粉末经过充分拌匀，放入料筒。

如果合成红宝石，则需要Al2O粉末和少量的 Cr2O3参杂，Cr2O3用作致色剂，添加量为 1-3%。

三氧化3二铝可由铝铵矾加热获得。

料筒：圆筒，用来装原料，底部有筛孔。

料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地从筛孔漏出。

震荡器：驱动震动棒震动，使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔漏出。

B.燃烧系统氧气管：从料筒一侧释放，与原料粉末一同下降；氢气管：在火焰上方喷嘴处与氧气混合燃烧。

蓝宝石晶体生长技术蓝宝石是一种非常珍贵的宝石，其具有高度的透明度和魅力的蓝色光泽。

然而，天然蓝宝石的价格昂贵且稀缺，因此科技界提出了人工合成蓝宝石的方法。

本文将介绍蓝宝石晶体的生长技术。

高温高压生长法是较为传统的一种方法。

它模拟了地球内部的高温高压环境，利用合适的矿物质和金属盐在高温高压条件下进行晶体生长。

在这个过程中，先将金属盐溶解在熔剂中，然后将蓝宝石种子放置在溶液中促进晶体生长。

这种方法由于需要高温高压环境，相对较难控制，但可以制备更大尺寸和更高质量的蓝宝石晶体。

化学气相沉积法是一种相对较新的技术，它采用气相材料进行晶体生长。

在这个过程中，将金属源和气相原料（如铝和气氙）连续供应到高温反应室中，使其在晶体基底上沉积，并逐渐形成完整的蓝宝石晶体层。

与HPHT法相比，化学气相沉积法更容易控制和扩展生产规模，适用于生产更薄的蓝宝石晶片。

无论采用哪种生长方法，蓝宝石晶体的质量都受到很多因素的影响。

其中，晶体的化学纯度、温度、压力、溶液成分和生长速度等因素都非常重要，直接影响着蓝宝石晶体的结构和质量。

为了获得高质量的蓝宝石晶体，科研人员还在不断研究改进这些生长技术。

例如，改变晶体生长的初始条件、优化晶体的生长环境、选择合适的基底材料等方法，都有助于提高蓝宝石晶体的质量和产率。

蓝宝石晶体的人工合成在很大程度上满足了市场对宝石的需求。

它不仅可以大量生产高质量的蓝宝石晶体，还可以根据市场和消费者需求来调整颜色、尺寸和形状。

此外，与天然蓝宝石相比，人工合成的蓝宝石更加经济实惠，也更环保可持续。

总的来说，蓝宝石晶体的生长技术是一项重要的宝石制造技术。

通过不断改进和创新，可以生产出高质量、低成本的蓝宝石晶体，满足市场需求，并为宝石行业带来巨大的发展潜力。

蓝宝石花养殖方法和注意事项摘要：蓝宝石花是一种美丽的多年生草本植物，常被人们用于室内装饰和庭院绿化。

本文将介绍蓝宝石花的养殖方法和注意事项，包括育苗、环境要求、浇水和施肥、疾病防治等方面，帮助读者了解如何有效地栽培和护理蓝宝石花。

正文：1. 育苗：蓝宝石花的育苗通常采用穴盘播种法。

首先，准备好透气性良好的育苗土壤，混合适量的蛭石和腐叶土，保证良好的排水性和保水性。

将种子均匀撒在湿润的育苗土壤上，再轻轻覆盖一层薄土，保持适宜的湿度。

放在室内光线充足、温度适宜的地方，约10-20天左右就能出苗。

2. 环境要求：蓝宝石花喜欢生长在半阴半阳的环境中，室内或庭院阳光充足但不能暴晒。

温暖而湿润的气候有助于其生长，适宜温度为15-25摄氏度。

同时，要注意通风，避免多风的环境。

3. 浇水和施肥：蓝宝石花喜欢湿润的生长环境，但也不能过湿。

水分过多容易导致根部腐烂，建议每周浇水1-2次，保持土壤湿润即可。

同时，施肥也是促进蓝宝石花生长的重要因素。

建议使用稀释后的液体肥料，每月施肥一次，注意不要过量以避免烧根。

4. 疾病防治：在蓝宝石花的栽培过程中，可能会遇到一些常见病虫害。

常见的病害有霜霉病、灰霉病等。

霜霉病一般通过适时疏通通风、避免水分滞留来预防；灰霉病则需要用专用药剂进行防治。

常见的虫害有蚜虫、白蚁等，可以使用农药喷洒，但要注意使用药剂的浓度和频率，避免对花朵造成不良影响。

5. 剪枝和繁殖：定期修剪是蓝宝石花管理的重要环节。

剪去枯黄或衰老的枝条有助于其新梢的生长，并保持植株的整洁。

蓝宝石花可以通过插枝和分株繁殖。

插枝繁殖时，选择健康的绿色枝条，去掉下部叶片后插入湿润的培养土中。

分株繁殖时，将较大的根茎分开，种植在单独的花盆中。

总结：蓝宝石花的养殖方法并不复杂，只需注意适宜的育苗方法、环境要求、浇水和施肥、疾病防治等方面即可。

合理的养护和注意事项能够保持蓝宝石花的健康生长，并赏心悦目地装点室内和庭院环境。

希望本文的介绍能帮助读者更好地了解蓝宝石花的养殖和护理技巧。

摘要蓝宝石具有一些列优异的光学、力学、热学性能，是理想的红外窗口材料之一。

也是氮化镓外延生长最常用的沉底材料之一。

但蓝宝石晶体生长实验成本高、周期长，只靠郑家实验频率获得理想的生长工艺，已不能满足蓝宝石向着更高质量、更大尺寸方向发展的需求。

引入晶体生长数值模拟技术，可以有效的减少试验次数。

节省成本。

采用热交换发生长老宝石晶体，一句晶体生长理论，对生长系统进行合理近似，建立晶体生长数值分析模型，并引入晶体生长模拟软件CryMas，通过优化网格划分精度及选择气体对流方程迭代次数等手段，最终使得模拟结果与实验结果一致。

本文通过多种介质的对比，结合热交换法生长蓝宝石的具体特点，确定氦气为优选的热交换介质；研究了进气温度对热交换效率的影响，发现热交换效率随进气温度身高而单调降低；控制点温度从2345K升高到2370K的过程中，热交换效率几乎不变；热交换效率随进气口与出气口面积比Sin/Sout及进气口距离热交换器顶端的距离D的变化关系是非常单调的，确定了优选的工艺参数。

模拟了热交换器中气流量增大引起温场的变化过程，晶体和熔体中温度降低，温度梯度增大固液界面以近弧面的形式向前推进；结合生长系统的具体特点喝本实验室条件，确定了优选的保温材料；模拟了坩埚在加热器中的位置，对坩埚中温场的影响，确定了优选的坩埚位置；坩埚长径比增大，干活中温度梯度喝固液界面凸度变小；圆筒形加热器的长径比对蓝宝石生长过程中温度梯度和固液界面凸度影响较大。

长径比的增大，有利于得到较小的温度梯度和固液界面凸度；圆筒形加热器小角度（≤4°）倾斜对坩埚中温场无明显影响；热交换法蓝宝石晶体生长过程中难以避免地因异质形核出现多晶，因蓝宝石晶体热膨胀系数不匹配而相互挤压，导致晶体开裂。

为此，将热交换器至于干过的上方，表面固液界面和生长的晶体与坩埚壁接触。

模拟了相应的晶体生长过程，发现随气流量增大，晶体自籽晶处开始生长，在扩肩、等径生长过程中，晶体与熔体中的温度降低，温度梯度增大；通过改变坩埚在加热器中的位置，有效地避免了锅边结晶和锅底结晶，获得了合适的温场；对比了热交换器在不同位置时的生长特点，发现热交换器在坩埚上方时，能有效避免开裂问题。