藍寶石是指非紅色的氧化鋁(Al2O3)。含有雜質的藍寶石很早以前就被作為寶石,由於其具有多種光學、機械、電氣、熱以及化學特性,因此還被廣泛應用於工業等多種領域,而且應用範圍仍在不斷擴大之中。
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藍寶石是製作晶片的重要原料,佔LED晶片原料費的10%。藍寶石是指非紅色的氧化鋁(Al2O3)。含有雜質的藍寶石很早以前就被作為寶石,由於其具有多種光學、機械、電氣、熱以及化學特性,因此還被廣泛應用於工業等多種領域,而且應用範圍仍在不斷擴大之中。其中,能夠合成製造出藍寶石更是意義重大。藍寶石的主要用途包括LED和LED底板。
藍寶石芯材(Core)和坯料(Blank)由商品變身為「戰略性材料」,大量的藍寶石生產商時隔數年又重新掌握了定價的主導權。而且,他們可以將價格設定為能夠最大限度獲取利潤的水平。其結果是,藍寶石晶圓的美國國內售價超出我們的預想,上漲到了30美元,現金交易市場上的價格更是超過了30 美元。很多加工藍寶石的企業和LED廠商為確保產能已經預付了貨款,目的是防止生產線停工。
生產藍寶石晶棒的工藝主要有泡生法(KY法、凱氏長晶法)、提拉法(CZ法、柴氏拉晶法)、溫度梯度法(TGT法)等,其中泡生法為主流工藝,生產的藍寶石晶體約佔70%,鑽取率約30%。
藍寶石晶體原材料為氧化鋁碎晶,生產利用率大於97%,已經完全國產化。藍寶石單晶產品即為藍寶石坯料,可直接出售,不合格品可直接作為原材料再次加工。其他消耗材料如鎢鉬材料、金剛石刀具、傳感器、儀表等均國產化。預計由藍寶石生產藍寶石晶棒的原材料、耗材均可由國內充分供應,此環節的短板主要在於長晶爐依賴進口。
國內主要的藍寶石晶體爐廠家都是高校研究機構,包括西安理工大學、哈爾濱工業大學以及重慶第二十六研究所等。但國內目前的生產技術只能生產2英寸以下的藍寶石晶棒,長成的晶體與氮化鎵(GaN)的晶格錯位較大,無法用於LED的藍寶石襯底領域,大多用於手錶表面外殼等。
目前,GaN基襯底包括藍寶石、SiC、GaN、Zno等,商業化的只有藍寶石、SiC襯底,除CREE外,基本都使用藍寶石襯底。
對於新增設備,安裝需要3~6個月的時間。從工藝角度而言,大尺寸藍寶石晶體生產周期需10天左右,準備和後處理需要7天左右,試件加工需要7天左右,質量檢測、微觀結構及光電性能需要30天左右,工藝分析、模擬需要7天左右。前後就耗去6~8個月的時間。
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