基于纳飞秒双脉冲激光的蓝宝石蚀除研究

蓝宝石作为一种典型的宽带隙半导体材料具有良好的理化特性,在机械电子、航空航天、微电子等领域具有广阔的应用前景.本文提出采用纳飞秒双束激光进行蓝宝石加工的方法,利用飞秒脉冲峰值功率高的特性,通过多光子电离与碰撞电离,激发蓝宝石表面自由电子从而提高了蓝宝石对纳秒激光的吸收率,同时利用纳秒激光能量相对较大,技术成熟的优势,实现对蓝宝石材料的高质高效加工.为了揭示纳飞秒双束激光与蓝宝石材料的能量耦合机制,采用Fokker-Plank方程、Drude模型、双温模型对飞秒激光诱发的自由电子的演化过程及自由电子与入射激光之间的相互作用进行研究,并通过有限元仿真模拟了纳飞秒双激光与蓝宝石材料相互作用的能量耦合过程与蚀除过程,分析了纳飞秒双脉冲激光作用下,不同脉冲延时下等离子浓度的时空演化规律及其对入射激光吸收系数及反射率等表面光学特性的影响规律,揭示了纳飞秒双激光高效高质加工蓝宝石材料的机理.该研究对实现蓝宝石等宽带隙半导体等脆硬材料的高质高效加工具有重要意义.     

山东蓝宝石

山东蓝宝石是继海南文昌、福建明溪、江苏六合蓝宝石矿后,于1986年由山东地矿局地质四队首先在昌乐县方山地区发现,定名昌乐蓝宝石,随后在临朐、青州和潍坊市潍城区也相继发现蓝宝石,故称潍坊蓝宝石;由于蓝宝石的加工厂遍及全省,蓝宝石的经济价值和地位在省内外影响深远,统称山东蓝宝石. 山东蓝宝石的颜色丰富多彩,以蓝色为主的,并有其他各成色(统称艳色蓝宝石);蓝宝石颗粒粗大,质量纯(裂纹和瑕疵较少)、晶体完好、透明度较高等特点,其宝石及其镶嵌饰品占据国内市场,无论在储量、产量和质量上均具全国之首,深受人们的喜爱. 由于种种原因,山东蓝宝石开采六年来尚无正式的地质报告,普查面积少,详查面积     

蓝宝石衬底表面微观缺陷检测与深度估计

文中将线阵相机扫描技术与垂直扫描白光干涉技术相结合,对蓝宝石衬底表面的微缺陷进行定位和深度评估.首先,利用线阵相机测量设备进行全场扫描,获得全场图像;然后,通过提取质心坐标来检测微缺陷的位置坐标;最后,在白光干涉测量系统中重建微缺陷的三维形貌,识别缺陷类型,提取缺陷深度信息.结果表明:线阵相机测量系统扫描直径为10.16 cm的蓝宝石衬底表面只需10 s左右,而白光干涉测量系统检测一个微缺陷大约需要76 s,检测到的最深缺陷深度为7.09 μm,共发现13个缺陷(10个凹坑和3个裂纹或划痕)并定位在蓝宝石衬底表面.实验结果表明:该方法能准确定位蓝宝石衬底表面的微缺陷并提取其深度.     

蓝宝石衬底表面微观缺陷检测与深度估计（英文）

文中将线阵相机扫描技术与垂直扫描白光干涉技术相结合,对蓝宝石衬底表面的微缺陷进行定位和深度评估.首先,利用线阵相机测量设备进行全场扫描,获得全场图像;然后,通过提取质心坐标来检测微缺陷的位置坐标;最后,在白光干涉测量系统中重建微缺陷的三维形貌,识别缺陷类型,提取缺陷深度信息.结果表明:线阵相机测量系统扫描直径为10.16 cm的蓝宝石衬底表面只需10 s左右,而白光干涉测量系统检测一个微缺陷大约需要76 s,检测到的最深缺陷深度为7.09μm,共发现13个缺陷(10个凹坑和3个裂纹或划痕)并定位在蓝宝石衬底表面.实验结果表明:该方法能准确定位蓝宝石衬底表面的微缺陷并提取其深度.     

蓝宝石衬底铜抛-CMP加工技术

针对蓝宝石衬底超精密加工存在的抛光表面不稳定问题,对蓝宝石衬底铜抛-化学机械抛光(CMP)加工技术进行研究,系统探讨铜抛与CMP的抛光压力、转速和抛光时间对蓝宝石衬底表面质量及加工效率的影响.综合评价各表面质量指标,结果表明:在满足表面质量对抛光工艺要求的前提下,采用铜抛的最佳工艺参数为铜抛压力98.0 kPa,转速55 r·min^-1,铜抛时间30 min;化学机械抛光的最佳工艺参数为抛光压力215.6 kPa,转速60 r·min^-1,抛光时间120 min,由此可获得高质量、无损伤的蓝宝石衬底抛光表面.     

单晶蓝宝石的摩擦化学机械抛光

为揭示抛光过程中SiO_2磨粒与蓝宝石的摩擦化学反应机理,结合摩擦化学理论和纳米压痕试验方法,采用有限元法模拟纳米压头压入与卸载后蓝宝石表面的应力分布情况.数值模拟结果表明:当SiO_2磨粒与蓝宝石的接触应力为5~15GPa时,发生固相反应所需活化能约为14.46kJ/mol,反应速率常数约为0.07~0.23μm/min;在摩擦化学反应过程中,SiO_2磨粒与蓝宝石的接触半径为15~21nm,其变形量为6.88~10.22nm.低载荷纳米压痕试验结果表明:忽略压头与SiO_2磨粒的硬度、几何形状等影响因素,单颗SiO_2磨粒上的作用力小于0.7 mN,其微观表面粗糙度R_t=38.19nm及R_a=3.62nm.     

红、蓝宝石热处理现状及前景

根据红、蓝宝石的致色机理，总结了红、蓝宝石热处理法的分类及影响因素。随着科技的发展，热处理方法也越来越多，并给出了红、蓝宝石热处理的一些实例，同时对其今后的发展前景作了展望。     

井下传输光缆的渗水率研究

对比了蓝宝石光纤和石英光纤在280℃高温、932 psi高压环境下的渗水率.为了提高恶劣环境下(油井等)的信号传输光缆的可靠性,通过蓝宝石光纤和石英光纤在1390 nm处的光损耗来定义渗水率的大小.实验结果表明:蓝宝石光纤的渗水率要大大低于石英光纤,是一种应用于恶劣环境的有效光纤.     

缅甸的红宝石

东南亚的红宝石与蓝宝石,是亚洲也是世界上的著名矿产,这种宝石在亚洲主要产于缅甸、泰国、斯里兰卡,而从质量上说更以缅甸所产为最.红宝石和蓝宝石都是由矿物名称为刚玉的氧化铝分子所组成,其硬度9,比重3.95～4.10,有玻璃光泽.当其纯粹时本是无色透明的,若含有微量过渡元素铬则带上红色,成为红宝石;含有铁、钛则带蓝色,成为蓝宝石.     

离子扩散系数在蓝宝石扩散热处理改色中的作用

根据实际测定扩散蓝宝石样品中的扩散层厚度和热处理工艺条件 ,计算了Fe2 ,Ti4 致色离子在蓝宝石中的扩散系数 ,分析了Fe2 ,Ti4 离子扩散系数DFe和DTi的影响因素 ,论述了致色离子的扩散系数在蓝宝石扩散热处理改色过程中的重要作用 .测试和计算结果表明蓝宝石中Ti4 离子的扩散系数明显大于Fe2 离子 ,二者分别为6 .5 7× 10 -9cm2 ·s-1和 1.6 2× 10 -9cm2 ·s-1.     

用电子探针鉴定宝石

运用电子探针对石榴石、橄榄石族宝石进行了成分分析，鉴定了宝石种。通过对天然蓝宝石与合成蓝宝石的电子探针成分分析，研究了蓝宝石中致色元素种类、含量和比值，为人工合成蓝宝石以及天然蓝宝石的优化改色提供了依据。同时，还对蓝宝石中人工玻璃包裹体进行了讨论     

脉冲激光沉积Eu~(3+)掺杂ZnO薄膜及发光性能研究

利用脉冲激光沉积方法,不同沉积条件下在SiO_2/Si、蓝宝石单晶和石英玻璃3种衬底上制备了c轴择优取向的Eu~(3+)掺杂ZnO(Eu:ZnO)薄膜.以SiO_2/Si为衬底,具体研究了衬底温度、氧压、激光重复频率及沉积时间对Eu:ZnO薄膜结晶质量和荧光性能的影响.发现沉积条件相同时,在蓝宝石和SiO_2/Si衬底上制备的薄膜结晶质量好于石英玻璃衬底上的.利用273nm波长的氙灯泵浦,室温下所有样品的光致荧光谱中都测得了稀土Eu~(3+)在616nm附近的特征发光峰,而且在蓝宝石衬底上生长的Eu:ZnO薄膜的荧光强度最强.     

蓝宝石晶片质量检测体系研究

阐述了蓝宝石晶片质量检测的重要性，根据蓝宝石晶片国家标准和国际质量保证体系，结合目前蓝宝石晶片生产和科研的实际情况，提出了蓝宝石晶片质量检测体系，包括蓝宝石晶片质量检测内容、检测方法和检测设备，通过试验研究，该质量检测体系能够满足光电子领域所需的蓝宝石晶片生产要求。     

碱金属元素对山东蓝宝石结晶的促进作用研究

目的研究碱金属元素对山东蓝宝石结晶的促进作用。方法对山东蓝宝石寄主玄武岩的主量、微量、稀土元素以及蓝宝石包裹体中的主量元素进行分析,再对碱金属氧化物在岩浆网络中的化学行为进行研究。结果晶出山东蓝宝石的母岩浆源于富集地幔的低度熔融,并在蓝宝石结晶前或者结晶过程中与下地壳发生过强烈的壳—幔交互作用,这种交互作用为母源岩浆提供了充足的硅铝质和碱金属氧化物;其中的铝质为蓝宝石的结晶提供了物质基础,而碱金属氧化物则极大地促进了蓝宝石的结晶。结论碱金属元素对山东蓝宝石的结晶有积极的推动作用。     

基于超声波的蓝宝石温度传感器

超声测温比传统的测温方法快速、精确、测温范围广,尤其可以在高温和恶劣的环境中进行测量。将蓝宝石作为超声温度传感器的敏感元件,针对超声探头、敏感元件尺寸及区截进行研究,初步设计出蓝宝石超声温度传感器模型;并用钨铼热电偶在高温炉中进行标定,得到蓝宝石超声温度传感器声速随温度的变化曲线;为超声温度传感器在高温环境中的测量奠定了理论基础。     

医学界

果壳问答：【蓝宝石玻璃是什么？】@_whyCD：通常是指人工合成的玻璃，主要成分是氧化铝，成分和天然蓝宝石接近。用于手机屏幕、手表镜面或其他产品的蓝宝石玻璃透光率很高，通常是透明的。大部分人认为蓝宝石是蓝色的，其实不然——天然蓝宝石有很多种颜色，取决于杂质元素的含量。     

MEVVA离子源金属掺杂蓝宝石着色的研究

利用金属蒸气真空弧（ＭＥＶＶＡ）离子源将金属离子掺杂到无色人工合成蓝宝石中。研究在不同元素的注入条件下和退火过程中蓝宝石的着色情况。利用ＲＢＳ研究掺杂元素在蓝宝石表面的分布状况,ＸＲＤ分析蓝宝石金属掺杂层的物相变化,通过对金属掺杂蓝宝石的可见光吸收的测试,获得掺杂元素与蓝宝石着色的关系。     

各项异性对单晶蓝宝石精密研磨的作用规律

沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同,这就是晶体的各向异性。各向异性作为晶体的一个重要特性具有相当重要的研究价值。本文依据现代工业对蓝宝石晶圆的加工要求,系统对单晶蓝宝石4个面同时开展了单面机械研磨的试验研究,综合各工艺参数对研磨质量的影响,系统分析各向异性对研磨的影响。     

蓝宝石超声温度传感器初步研究

超声测温比传统的测温方法快速,精确,测温范围广,尤其可以在高温和恶劣的环境中进行测量。本文将蓝宝石作为超声温度传感器的敏感元件,针对超声探头、敏感元件尺寸及区截进行研究,初步设计出蓝宝石超声温度传感器模型,并用钨铼热电偶在高温炉中进行标定,得到蓝宝石超声温度传感器声速随温度的变化曲线。为超声温度传感器在高温环境中的测量奠定了理论基础。     

532 nm激光脉冲抽运的钛蓝宝石增益开关激光器

采用Nd∶YAG调Q倍频激光器抽运钛蓝宝石(Ti∶Al2O3)晶体,实现钛蓝宝石激光器的增益开关运转.当用脉宽为32 ns,能量为21 mJ的532 nm绿光脉冲抽运时,在5 cm腔长情况下,获得比抽运光脉冲窄的15 ns脉宽的激光脉冲,脉冲能量为0.86 mJ,激光中心波长为780 nm.理论上,从速率方程组出发,计算输出激光的脉冲宽度,研究激光器抽运能量、腔长及腔结构对输出特性的影响.