钨单晶体生长炉—蓝宝石玻璃制造神器

近年来，蓝宝石玻璃似乎是玻璃界最“火”的一种玻璃，不是它拥有“蓝宝石“的名号，而是它被经常宣传用于高档手机屏幕上，一些声称配置了蓝宝石玻璃的手机往往动则上万，价格不菲，当然，蓝宝石玻璃真正具有意义的用途是作为红外光学材料、电子器件和高温超导薄膜的基片和衬底材料。

蓝宝石玻璃是用人工合成的蓝宝石制成的玻璃，其化学成分和物理性质与天然蓝宝石相同，之所以贵，这源于它的产能低，这也是初IPhone6宣称将使用选用蓝宝石玻璃而最后又弃用的原因。

蓝宝石玻璃有多难？这为蓝宝石玻璃也是一种单晶体，实际上几乎所有熔体高温生长技术都适用于蓝宝石生产，常见的焰熔法、提拉法、泡生法、热交换法等都可，只是没有哪一种方法十全十美。我国65%的蓝宝石生产企业使用泡生法，而泡生法的关键就是制取设备。

泡生法的原理与提拉法类似，就是从坩埚的熔体中提拉晶体，制取过程中，首先令晶棒接触到熔体表面，在晶棒与熔体的固液界面上开始长晶，然后旋转晶棒很缓慢地往上提拉晶种。当晶种形成晶颈后，晶种便不再旋转和不再提拉。最后控制冷却速度使晶体从上方逐渐向下凝固成一整个单晶晶碇。

泡生法结晶缓慢、制备周期长，据了解，用于生长蓝宝石单晶的氧化铝原料熔点2045℃，并且是长期加热，这种情况下对在坩埚等高温设备的考验极大，在自然界中，钨的熔点是3380℃，钼的熔点是2620℃，如此一来，也就只有钨钼能承受这样的高温环境了，因此，制取蓝宝石玻璃的加热和保温系统基本采用钨钼材料，钨比较贵但性能稳、钼比较便宜但也能用， 但是，作为支撑材料与坩埚接触时，本身的高热导率使得炉体下半部分度梯度非常小，当熔体液面随晶体生长下降时，会发生温度梯度倒置，晶体结晶容易粘连坩埚壁，基于此项因素，建议设置合理的晶体生长数量和使用耐高温高热更稳定的钨材料。

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