藍寶石晶體不同于大家印象裡的天然藍寶石奢侈品，它的實際用途是被廣泛應用在微電子和光電子等半導體照明領域的基礎材料。大家都知道硬度是所有寶石的顯著特性，而藍寶石可以稱謂是最硬的氧化物晶體。藍寶石的物理特性不隻僅局限于硬度，而且在高溫下還能保持其高強度、優良的熱屬性和透過率等特性，并且能夠滿足良好的電氣性能、介電性能、防化學腐蝕等要求。耐磨、耐風蝕加上優良的光學性能、力學性能、熱學性能、化學性能及電學性能等等，就決定了藍寶石軍事及民用領域中的重要地位和作用。

中國智能手機行業的高速發展，全世界有目共睹。藍寶石的莫氏硬度可達到9級，而且在0.15μm~7.5μm波段的透過率可達到85%以上，所以在透紅外光、介電性能和抗劃傷等方面的突出優勢，讓藍寶石不僅可以使觸摸屏的敏感度和反應速度更高，而且硬度大到可以抵擋刀劃等各種磨損，所以藍寶石在民用領域就被廣泛用在智能手機攝像頭的保護蓋闆、指紋識别、HOME鍵蓋闆、智能手表屏幕蓋闆以及未來車載屏幕蓋闆等地方。在軍用領域，藍寶石晶體還被用來制成軍用紅外裝置、導彈、潛艇、衛星空間技術、探測和高功率強激光等尖端科技，此外它還為微電子、光電子，半導體、光通信、信息顯示、精密機械、國防軍事及國内外重大科學工程等衆多熱點領域技術發展，尤其是藍（白）光LED照明産業提供了窗口材料。

之所以平鋪直叙了藍寶石晶體的這麼多優點和用途，那是因為藍寶石晶體對于我國的微電子和光電子産業真的很重要。近些年來，藍寶石單晶的品質、長晶工藝技術、生産規模以及晶體的尺寸等較10多年前有了極大的提升。原有的檢測标準GB/T31092-2014《藍寶石單晶晶錠》所規定的技術要求已遠遠滿足不了藍寶石實際的市場需求，比如最明顯的一點就是目前市場上藍寶石晶體不再不以整錠進行交貨，而是大多采用單晶晶棒或塊材等形式的形式進行交付。此外，藍寶石晶體的重量從幾十公斤增加到400公斤以上，成品可加工φ500mm以上的藍寶石晶片，其生長及加工工藝日趨成熟。而且100mm（4英寸）、150mm（6英寸）藍寶石襯底片均已經規模化加工和應用。藍寶石晶體的品質逐漸提升，就讓國内外客戶對晶體的純度、位錯密度、透過率等檢測指标提出了更高的要求。

我們以GB/T31092-2014中規定的“結晶質量”指标為例。很多藍寶石晶體産品會因為工藝控制不嚴格、溫度波動等因素，在藍寶石晶體中出現大量的缺陷。對此，國家也專門制定了GB/T35316-2017《藍寶石晶體缺陷圖譜》标準進行指導。當然，實際晶體在結晶時，若受到雜質、溫度變化或震動産生的應力作用，或者由于晶體受到打擊、切削、研磨等機械應力作用，使晶體内部質點排列變形，原子行列相互滑移而不再符合理想晶體的有序排列，形成線狀缺陷，即位錯。大量的位錯會影響藍寶石晶體的光學、電學、力學性能，在LED襯底應用方面，位錯的存在會降低襯底外延層的質量，由此降低LED照明的發光效率。

根據GB/T31092-2014中規定的“結晶質量”指标中對位錯密度要求應小于104個/cm2，雙晶搖擺曲線的半峰寬值(FWHM)應小于30arcsec。但是鑒于目前市場發展需求及藍寶石晶體的制造水平，實際上晶棒的位錯密度檢測要求應小于 1000 個/cm2較為合理。此外，X 射線雙晶搖擺曲線的半峰寬（FWHM）值也是表征晶體材料結構完美性的重要參數。也是參考現在的技術條件及要求，晶棒的雙晶搖擺曲線的半峰寬值(FWHM)檢測要求應小于 20arcsec。 檢測方法可以參考GB/T 33763-2017《藍寶石單晶位錯密度測量方法》 、 GB/T 34612-2017《藍寶石晶體X射線雙晶衍射搖擺曲線測量方法》中的規定。

對于藍寶石晶體檢測來說， GB/T31092-2014遠遠不能滿足現有的技術要求。比如很多藍寶石窗口及光學透鏡的應用，讓藍寶石也被應用在紫外、可見和中紅外波段的軍用光學傳感器上，這就對事關光學性能的“透過率”指标提出更高要求，而透過率檢測結果受到材料内部結構和外部表面光散射的共同影響，所以增加紫外波段的透過率要求就成為其質量要求的重要一點。拜恩工程師在此也推薦藍寶石晶體在200nm～800nm波長範圍，透過率可要求應不低于80%，并且不應該有吸收峰。

有關藍寶石晶體的檢測指标還有很多，比如總雜質含量、表面取向及參考面取向、尺寸及允許偏差、缺陷、外觀等。此外，藍寶石晶體材料的熱學性能和機械性能也可以關注一下，比如硬度、熔點、沸點、斷裂韌性、斷裂強度、楊氏模量、熱膨脹系數、比熱、熱熔、泊松比、抗熱沖擊品質因子、電阻率等等。據小編所知，最新的《 藍寶石單晶晶棒》标準，國家已經着手進行修訂了，相信在不久的将來就會發布實施。當然，藍寶石晶體産品還有GB/T30858-2014《 藍寶石單晶襯底抛光片》，該标準也是與GB/T31092-2014同期發行的标準，其中的技術要求也有些部分過時了。

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