高纯三氧化二铝产业链情况简介

目录

一、 三氧化二铝基本信息 二、 三氧化二铝主要用途 三、 产业链结构 四、 主流制备方法 五、 主要生产企业情况 六、 下游蓝宝石生产的工艺 七、 主要蓝宝石生产企业 八、 结论

高纯三氧化二铝产业链情况简介

一、三氧化二铝基本信息

分子式：AL2O3 分子量：102 熔点：2050℃

比重：AL2O32。5-3。2g/cm3

特点：高纯度、超细、粒度分布均匀，白色无味粉末，纯度为99。99%以上的称为高纯 一般可以按以下四种分类方式区分：

（一）按晶型分类

氧化铝是白色晶状粉末，已经证实氧化铝有α、β、γ、δ、η、θ、κ和χ等十一种晶体。不同的制备方法及工艺条件可获得不同结构的纳米氧化铝：χ、β、η和γ型氧化铝，其特点是多孔性，高分散、高活性，属活性氧化铝；κ、δ、θ型氧化铝；α-Al2O3，其比表面低，具有耐高温的惰性，但不属于活性氧化铝，几乎没有催化活性；β-Al2O3、γ-Al2O3的比表面较大，孔隙率高、耐热性强，成型性好，具有较强的表面酸性和一定的表面碱性，被广泛应用作催化剂和催化剂载体等新的绿色化学材料。

（二）按纯度分可以分为 1、 普通型，99。99%以下

2、 4N-4N5，99。99%-99。995% 3、 4N5-5N，99。995%-99。999%

（三）按照粒径尺寸不同可以分为

1、 普通氧化铝，粒径尺寸大于100nm。

2、 纳米氧化铝，粒径100nm以下，基本要求是30nm。 （四）按照物理尺寸和其他一些物理指标 1、饼料 2、粉料 3、晶块料

4、球形颗粒料

二、主要用途

根据氧化铝纯度和粒径的不同，使用场合也不同，概括如下： （1）透明陶瓷：高压钠灯灯管、EP-ROM窗口。 （2）化妆品填料。

（3）单晶、红宝石、蓝宝石、白宝石、钇铝石榴石。

（4）高强度氧化铝陶瓷、C基板、封装材料、刀具、高纯坩埚、绕线轴、轰击靶炉管。 （5）精密抛光材料、玻璃制品、金属制品、半导体材料、塑料、磁带、打磨带。 （6）涂料、橡胶、塑料耐磨增强材料、高级耐水材料。

（7）气相沉积材料、荧光材料、特种玻璃、复合材料和树脂材料。 （8）催化剂、催化载体、分析试剂。 （9）宇航飞机机翼前缘。

一般4N5以上高纯氧化铝系列主要用于LED人造蓝宝石晶体，高级陶瓷，PDP荧光粉及一些高性能材料。作为蓝宝石晶体原料，根据不同的要求可提供粉体，颗粒，块状或者柱状等类型。

4N高纯氧化铝系列主要用于高压钠灯，新型发光材料，特殊陶瓷，高级涂层，三基色，催化剂及一些高性能材料。根据不同的要求可提供粉体，颗粒等类型。

三、产业链结构

铝土矿或纯铝或氢氧化铝 4N-4N8 上述第一类使用 4N8-5N 蓝宝石长晶，典型企业奥瑞德、蓝晶 用作LED衬底 LED 透明陶瓷 蓝宝石晶体材料产业链

高纯氧化铝原料 单晶炉设备和热场耗材 掏、切、磨、抛设备和 辅料、检测分析设备 图形化设备和辅料 四、主流制备方法 生产蓝宝石晶体主要消耗的原料为5N高纯氧化铝粉体，块体。

目前国内生产高纯氧化铝的主流技术有三种：多重结晶法、醇盐水解法、直接水解法。 1， 多重结晶法具体又分为硫酸铝铵热解法和碳酸铝铵热解法。目前国内山东，上海，贵州

等地的厂家，多数采取这种方法。它的缺点就是金属铁、镍、钛、锆等离子以及卤素元素难以去除，纯度最多可以达到4N，基本已经极限了，实际是3个9；从纯度上说，它的缺陷挺大，一般只能用在焰熔法宝石上，要直接拿来做大尺寸蓝宝石晶体原料就很难。无法满足高端要求。

2， 直接水解法即为胆碱法，胆碱法是目前国内规模最大的4N级氧化铝生产方法。目前河北，广州有厂家用的是这种方法。只能做工业宝石和低端蓝宝石。

这种工艺的主要缺陷在于无法再次提纯，原料是什么级别，做出来的氧化铝，就是什么级别，不可能超越原料水平。而且在水解过程中，为了增加反应接触面积，需要把铝材加工成片料或者粉料，这个过程中容易带进Fe，Ti、Ni、Zr等杂质。而这两种杂质含量多少对蓝宝石的品质影响非常大。

3， 醇铝水解法、醇盐水解法即为异丙醇铝法。宣城晶瑞是用的这种方法，目前日本和美国

也主要采取这种工艺生产高纯度氧化铝，产品纯度高达到5个9，主要用于LED蓝宝石长晶行业。这种工艺比较复杂，国内能掌握此技术的很少。 和直接水解法相比，这种工艺的主要优点是：

1）高纯铝和醇类反应充分，不需要加工成粉末，避免加工过程中带入Fe，Ti等杂质引入。

2）可以再次提纯，反应得到的异丙醇铝可以在230-250度下8级塔板精馏，以气态的形式收集高纯异丙醇铝，铁、钛、镍、锆、铅、镁等金属杂质不会气化，留在釜底。冷凝下来的高纯异丙醇铝还可以再次用陶瓷膜分离，游离金属杂质钾，钠，锌等都被除去。 3）粉体在净化室内5n氮气氛围下煅烧减少了污染。

4）块体采用1000吨预压，再等静压，密度可以达到3。7。

几种方法的比较 比较 多重结晶法 包括 硫酸铝铵热解法 优点 工艺较为简单 成本相对较低 无污染 工艺较为简单 纯度高，粒径小 反应温和，无污染 成本相对较低 缺点 金属铁、镍、钛、锆等离子以及卤素元素难以去除，纯度最多可以达到4N，生产周期长，有污染 碳酸铝铵热解法 金属铁、镍、钛、锆等离子以及卤素元素难以去除，纯度最多可以达到4N，生产周期长， 工艺复杂，生产成本高 无法做出4N以上高纯产品 醇铝（盐）水解法 直接水解法 即异丙醇铝法 即胆碱法 五、主要企业情况

高纯氧化铝厂家

1、国内企业主要有以下几家 序号 1 公司名 上海铱铭材料科技有限公司 曾用名 河北鹏达新材料科技有限公司，直接水解法，国内荧光粉市场领域占有量达到75%以上 产能 2000吨5N，5000吨4N？ 2 3 大连海蓝光电材料有限公司 宣城晶瑞新材料有限公司 大连瑞尔精细陶瓷有限公司，醇盐水解法 杭州万景新材料股份有限公司，醇铝水解法，成立于2009年12月，2012年投产 2000吨5N？ 2000吨5N，其中1000吨粉料，800吨块料， 4 5 6 7 8 9 10 11 12 扬州高能新材料有限公司 淄博信富盟化工有限公司 淄博正森化工有限公司 淄博恒基天力工贸有限公司 淄博鑫美宇氧化铝有限公司 淄博尊宸晶体材料销售有限公司 淄博百大化工有限公司 山东大盛光电科技有限公司 山东晶鑫晶体科技有限公司 醇盐水解法 可能是贸易公司 150吨4N5-5N，准备扩至650吨 150吨4N5 4N5 5N，月产0。9吨 4N5N240吨 4N8 在烟台 由山东三丰集团股份有限公司出资建设(股权代码:100021，股权简称:三丰股份)，三万吨晶体 4N 100吨5N 1000吨4N8 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 爱丽化工有限公司 北京华创锐新经贸有限公司 河南省联合磨料磨具 营口兴泰光电材料有限公司 上海钰晶科技有限公司 元瀚科技（TW） 捷斯奥企业有限公司（TW） 深圳晶材化工有限公司 徐州捷创新材料科技有限公司(宏武纳米) 重庆任丙科技有限公司 北京冠金利新材料科技有限公司 无锡拓博达钛白制品有限公司 淄博宏赫化工有限公司 铝醇盐水解法 不能确定是否自己生产 2012年6月投产 5N 5N 5N 4N5 150吨4N8 4N 5N 4N7 5N 4N 4N8投资5000万，2012下半年3000万销售 4N 1500吨5N，1000吨纳米氧化铝 2000吨5N 鸿福晶体科技（安徽）有限公司 自己拉晶，180台拉晶机 淄博宏豪晶体材料有限公司2011年投产一期 27 苏州华泽纳米材料有限公司 子公司成都华泽晶体材料有限公司，投资7000万，参加过2012年4月25日的领军秀 300吨5N 28 29 邯郸曲周县 山东科恒晶体材料科技有限公司 1000吨的一个公司2012年开工建设 号称1200吨 30 31 贵阳一晶相光电科技有限公司 南通泰尔特服装有限公司 号称300吨 不详

32 总结 北京赛万德科技有限公司 有将近15000多吨蓝宝石级的产能 2、国外企业主要如下 序号 1 公司名 住友化学株式会社（JP） 醇铝法 制备方法 产能 爱媛县工厂2012。12从1600吨增加到3200吨，韩国工厂2013年3月投产，预计1600吨产能，总4800吨 2 OrbiteAluminaeInc。 TSX:ORT，独特工艺 5N6N2011年2月试验成功，2013年Q1，1吨每天，年中3吨每天，年底5吨每天，也就是计划年产能2000吨 3 4 5 6 7 总结 RusgemsHighTechnologies(RUS) 也做长晶设备 大明化学工业株式会社 碳酸铝铵热解法 自己火焰法做晶体，硫酸铝铵热解法制作氧化铝 2011。9从300吨增加到1000吨 4N7 30年前开始生产，4N， 1600吨，住友子公司 1000吨 估计2万吨以内的产能 BAIKOWSKIGROUP(USA) Dongwoo（KOR） 日本轻金属株式会社 3、 供需关系

在网上寻找的资料可以估算出高纯氧化铝的需求。

一般年产每万片2寸蓝宝石衬底需要用500kg 高纯氧化铝材料，截至2012年一季度末，

国内已投产、在建的和刚规划的蓝宝石项目达到60个。其中，已投产的蓝宝石项目比例超过35%。若在建的和已规划的蓝宝石项目全部建成投产，国内2英寸蓝宝石衬底年产能将超过3亿片，相当于2010年全球蓝宝石衬底需求量的10倍。按照3亿片的数量计算，需要30000*500kg=15000吨高纯氧化铝，如果再算上良率和切削损耗，需求会多一些。如果国内的氧化铝生产厂家公布的数据都是真实的话，也就在15000吨左右的产能。

六、蓝宝石长晶工艺和下游生产厂家

1、生产工艺

主要包括焰熔法、CZ提拉法、泡生法KY、热交换器长晶法HEM、倒模法EFG、坩埚下降法、温度梯度法TGT、水平法HDM、微提拉旋转泡生法SAPMAC。

（1） 焰熔法

熔焰法(Verneuilmethod)是熔体中生长单晶的方法，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凝固并逐渐生长形成单晶。

该方法主要特点:①原材料是粉末状的，放置于熔焰炉内的容器内，容器底部有孔，粉体通过振动撒入。②粉末和氧气一起进入一个狭窄的管道，这个狭窄管道安装在一个较大的管道内，大的管道内可以提供氧气，狭窄管道的开口处可以产生高于2000℃的火焰。当粉末通过火焰时，就被熔成液体，滴在安装在下面的陶制支撑杆上，液滴在支撑杆上形成锥形烧结体，末端与火焰很近，保持熔融状态。③这种技术是最早产业化生产人造红宝石和蓝宝石的有效技术，被广泛应用于制作小尺寸人造蓝宝石部件珠宝。

熔焰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。熔焰法中成核原理、晶体生长率和尺寸控制原理被应用于各种晶体生长的方法里，比如泡生法、提拉法等，可以说是晶体生长技术的基础。

熔焰法示意图

（2） CZ提拉法

提拉法(Czochralskimethod)由Czochralski于1918年发明，是利用籽晶从熔体中

提拉生长出晶体的方法。将预先合成好的多晶原料装在坩锅中，并加热到原料的熔点以上使原料熔化成熔体，在坩锅上方有一根可以放置和升降的提拉杆，杆的下端带有夹头，其上装有籽晶。降低提拉杆，使籽晶插入熔体中，只要温度合适，籽晶既不熔掉也不长大，然后慢慢向上提拉和转动晶杆。同时缓慢地降低加热功率，籽晶就逐渐长粗，小心地调节加热功率，就能得到所需直径的晶体。用此方法已经成功长出了半导体、氧化物和其他绝缘类的大晶体。合理的温度场、提拉速度和晶体转速是本方法的关键。

该方法主要特点:①籽晶被固定在杆上，浸入Al2O3熔体里，籽晶杆边向上拉边旋转。②通过精确控制温度梯度、提拉和旋转的速度，就有可能从熔体中提拉出大尺寸单晶圆柱形锭。③通过选择合适的籽晶，就有可能生长出各种方向的晶体(A、M、

C、R)。④用这种方法可以获得直径6英寸的蓝宝石晶体。

提拉法与泡生法晶体的生长过程大体一致，不同之处是泡生法在等径生长时不再使用提拉技术，而结晶动力是外部温度场不断降低温度形成的；泡生法可生长出直径100mm以上的晶体，而提拉法晶体较小；泡生法拥有适合蓝宝石晶体生长的最佳温度梯度，可获得高质量大尺寸晶体，缺陷密度也较低。

目前提拉法仍然是生长蓝宝石最普遍的方法，使用直径Ф150mm的坩锅一般可得到Ф110mm的蓝宝石晶体。世界五百强法国SaintGobain、英国JohnsonMattey以及加拿大Honeywell等公司现在仍用提拉法生长棒状蓝宝石晶体，主要以生长2英寸晶体为主，满足半导体产业中衬底材料的需要。

提拉法示意图

（3） 泡生法KY

泡生法(Kyropoulos)由Kyropoulos于1926年首先提出并用于晶体的生长。其生长设备是在提拉设备基础上改造而来的。该方法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。20世纪60～70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，晶体可以生长到比坩锅内径小10～30mm的尺寸。泡生法适合于生长同成分熔化的化合物或用于生长含某种组分的晶体。

该方法将一根受冷的籽晶与熔体接触，如果界面的温度低于凝固点，则籽晶开始生长。为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔体的温度，同时下放并旋转晶体以便改善熔体的温度分布，也可以缓慢地或分阶段地上提晶体，以扩大散热面。该方法的主要特点:①在整个晶体生长过程中，晶体不被提出坩埚，不与坩锅接触，仍处于热区。这样就可以精确控制它的冷却速度，减小热应力和坩埚的污染，从而将位错密度降低到最低。②晶体生长时，固液界面处于熔体包围之中。这样熔体表面的温度扰动和机械扰动在到达固液界面以前可被熔体减小以致消除。③选用软水作为热交换器内的工作流体。④晶体生长过程中存在晶体的移动和转动，容易受到机

械振动影响，通常表现出较小的残余应力和缺陷密度。⑤特有的生长速度是0．15kg/h。⑥整个过程可以自动化控制。⑦泡生法常用来生产大尺寸的梨形人造蓝宝石，直径可达70～200mm，高度可达250mm。

泡生法主要在俄罗斯得到广泛的应用和发展，俄罗斯的ATLAS公司利用该方法对直径为50，100mm和150mm的光学级蓝宝石晶棒已实现了产业化生产。1993年，俄罗斯的SIVavilov国家光学研究所报道采用泡生法合成Ф300mm的蓝宝石晶体，近年来新西伯利亚无机化学研究所采用泡生法已研究制备出Ф400mm、少缺陷的蓝宝石晶体，但还未实现大量生产。

泡生法示意图

（4） 热交换法HEM

热交换法(Heatexchangermethod)制备大尺寸蓝宝石晶体是FredSchmid和

Dennis在1967年发明的。世界最大的蓝宝石晶体就是采用热交换法制备的，直径达到381mm。热交换法系统保温效果好，能独立控制熔体和晶体的温度梯度，可控性好，较易生长出位错低、尺寸大的蓝宝石晶体。热交换法具有别种方法所不具有的特点:热量的输入和输出独立控制；梨型晶体长大后可原位退火。

该方法主要特点:①和泡生法类似，热交换法可以在结晶过程中控制固液温度梯度，生长出梨形人造宝石。②采用氦气冷却的方法进行热交换。③热量供给主要通过熔炉温度，氦气通过热交换器冷却。④这种方式可以获得大尺寸、高质量(低缺陷、小残余应力)的晶体。⑤可以产生稳定的温度梯度。⑥可以通过减少氦气流量，使晶体在恒温退火状态下快速生长。⑦在生长的大部分过程中，固-液界面都是在液体的保护下，减少了机械和热扰动，而其它工艺比如提拉法是在晶体生长过程中通过晶体的转动、坩埚反身旋转来减少机械和热扰动的。热交换法的主要缺点是采用氦气作冷却气体，代价昂贵，不能生长C轴方向的晶体；对设备要求高，工艺复杂，运行成本高。

热交换法示意图

（5） 倒模法EFG

导模法(Edge-definedfilm-fedgrowthmethod)又称边缘薄膜供料法，主要用于生长特定形状的晶体，实际上是提拉法的一种变形。可以获得无生长条纹的光学均

匀性较好的晶体。

该方法主要特点:①能直接从熔体中生长出片、丝、管、棒、板等晶体，而且晶体生长速度快，尺寸可精确控制，大大简化了晶体加工程序，节省了材料、时间和能源。②采用提拉法单晶炉，将特制模具放入熔体中，要求模具顶部截面与拟生长的晶体截面形状相同。

导模法存在的主要问题是技术难度大，不易推广。对模具的制备十分严格，生长过程中常由于固液界面处出现温度过冷，形成气孔、晶粒间界等，很难得到大尺寸、光学级质量的蓝宝石。

倒模法示意图

（6） 坩埚下降法

该方法的创始人是P.W.Bridgman，论文发表于1925年。 D.C.Stockbarger曾对

这种方法的发展作出了重要的推动，因此这种方法也可以叫做布里奇曼－斯托克巴杰方法,简称B-S方法。

该方法的特点是使熔体在坩埚中冷却而凝固。坩埚可以垂直放置，也可以水平放置(使用“舟”形坩埚)，如下图所示。生长时，将原料放入具有特殊形状的坩埚里，加热使之熔化。通过下降装置使坩埚在具有一定温度梯度的结晶炉内缓缓下降，经过温度梯度最大的区域时，熔体便会在坩埚内自下由上地结晶为整块晶体。

下降法一般采用自发成核生长晶体，其获得单晶体的依据就是晶体生长中的几何淘汰规律，原理如下图所示。在一根管状容器底部有三个方位不同的晶核A、B、C，其生长速度因方位不同而不同。假设晶核B的最大生长速度方向与管壁平行，晶核A和C则与管壁斜交。由图中可以看到，在生长过程中，A核和C核的成长空间因受到B核的排挤而不断缩小，在成长一段时间以后终于完全被B核所湮没，最终只剩下取向良好的B核占据整个熔体而发展成单晶体，这一现象即为几何淘汰规律

优点

1) 由于可以把原料密封在坩埚里，减少了挥发造成的泄漏和污染，使晶体的成分容易控制

2) 操作简单，可以生长大尺寸的晶体。可生长的晶体品种也很多，且易实现程序化生长

3) 由于每一个坩埚中的熔体都可以单独成核，这样可以在一个结晶炉中同时放入若干个坩埚，或者在一个大坩埚里放入一个多孔的柱形坩埚，每个孔都可以生长一块晶体，而它们则共用一个圆锥底部进行几何淘汰，这样可以大大提高成品率和工作效率

缺点

1) 不适宜生长在冷却时体积增大的晶体

2) 由于晶体在整个生长过程中直接与坩埚接触，往往会在晶体中引入较大的内应力和较多的杂质

3) 在晶体生长过程中难于直接观察，生长周期也比较长

4) 若在下降法中采用籽晶法生长，如何使籽晶在高温区既不完全熔融，又必须使它有部分熔融以进行完全生长，是一个比较难控制的技术问题

总之，B－S法的最大优点是能够制造大直径的晶体(直径达200mm)，其主要缺点是晶体和坩埚壁接触容易产生应力或寄生成核。

坩埚下降法示意图

（7） 温度梯度法TGT

20世纪70年代末，上海光机所创立了导向温梯法(TGT)，1988年获得专利权。“导

向温梯法”与热交换法类似，是定向籽晶的熔体单结晶方法。TGT法晶体生长与泡生法的本质区别是:泡生法Al2O3熔体温度梯度与重力场方向相同，TGT法钼坩埚中高温熔体的温度梯度与重力场方向相反，有效地避免了因重力场而产生的热对流，而且在整个结晶过程中，钼坩埚、石墨发热体和高温熔体均处于静止状态，避免了提拉法中因籽晶或晶体的机械转动而产生的强迫对流，整个晶体生长过程中，固液界面很好保持平界面状态，因此TGT法巧妙地处理了对流现象对晶体生长的影响。这一特点与CrystalSystem公司的热交换法有相似之处。

该方法主要特点:①晶体生长时温度梯度与重力方向相反，并且坩埚、晶体和发热体都不移动，避免了热对流和机械运动发生的熔体涡流。②晶体生长后，由熔体包围，仍处于热区。这样就可以控制它的冷却速度，减少应力。③晶体生长时，固-液界面处于熔体包围之中。④熔体表面的温度扰动和机械扰动在到达固-液界面以前可被熔体减小以致消除，这对生长高质量的晶体起到了重要作用。

此方法生长的蓝宝石晶体质量可与热交换法的产品相媲美，但晶体坯料需要分别进行高温氧化、还原气氛退火处理，坯料的后续处理工艺比较复杂。

导向温梯法示意图

（8） 水平法HDM

水平传动法(HDSMmethod)由Bagdasarov在1975年发明，它使用了较简单的工艺

流程，在较低的温度梯度下生长出大尺寸的蓝宝石晶体。钼制船形反应器与矩形加热器相向运动，这种制备方法成本较低，生长出的晶体各向异性，有非常好的光学性能。

该方法主要特点:①晶体在水平船形反应器的熔体中生长。②生长速度是8～10mm/h，坯料尺寸320mm×115mm×30mm。③水平传动法生产的蓝宝石晶体是平板形的，是为了获得较厚的窗口和元件。用这种方法生产的晶体可以得到180mm×150mm×25mm的窗口材料，这种材料也是生产蓝LED晶片的材料。

水平传动法示意图

（9） 微提拉旋转泡生法SAPMAC

微提拉旋转泡生法(SAPMAC)又叫冷心放肩微量提拉法，是在对泡生法和提拉法改进的基础上发展而来的，用于生长大尺寸蓝宝石晶体，主要是在乌克兰顿涅茨公司生产的Ikal－220型晶体生长炉的基础上改进和开发的。

晶体生长系统主要包括控制系统、真空系统、加热体、冷却系统和热防护系统等。晶体可以生长到比坩锅内径小10～30mm的尺寸。籽晶被加工成劈形，利用籽晶夹固定在热交换器底部。热交换器可以完成籽晶的固定、晶体的转动和提拉，以及热交换器、晶体和熔体之间热量的交换作用。加热体、冷却系统和热防护系统协同作用，为晶体生长提供一个均匀、稳定、可控的温场。根据晶体生长所处的引晶、放肩、等径和退火及冷却阶段的特点，通过调节热交换器中工作流体的温度、流量，可以精确控制晶体/熔体中温度梯度、热量传输，完成晶体生长。SAPMAC法纯净蓝宝石晶体的生长主要是依靠体系中温度梯度所造成的局部过冷来驱动，该方法主要特点:①通过冷心放肩，保证了大尺寸晶体生长，整个结晶过程晶向遗传特性良好，晶体品质优良。②由于只是微量提拉，减少了温场扰动，使温场更均匀，从而保证了晶体生长的成品率。③晶体可以一直长到距坩埚壁1～3cm的位置而不与坩埚壁接触，在整个生长过程中晶体不被提拉出坩埚，晶体内温差小，能够有效的减小残余应力，防止晶体开裂，降低位错密度，晶体质量好。④选用水作为热交换器内的工作流体，晶体可以实现原位退火，较其它方法能够缩短试验周期、降低成本。

微提拉旋转泡生法示意图

1、冷凝水杆；2、加热器；3、籽晶夹；4、热交换器顶部；5、坩锅；6、晶体；

7、固/液界面；8、熔体；9、支撑杆；10、热屏蔽系统

理论上按照技术代别，可以如下所示

主流技术路线的比较按照2010数据

七、主要的国内外厂家

（1） 国外、台湾地区

（2） 大陆 公司名称 云南蓝晶 哈尔滨奥瑞德 江苏协鑫光电 济宁联电 重庆四联 无锡元亮 浙江水晶光电 青岛嘉星晶电 贵州皓天 九江赛翡 四川东骏激光 江苏欧亚蓝宝光电 浙江东晶电子 江苏吉星新材料 陕西神光安瑞光电 北京中科晶电 山西虹源科技 KY法 KY法 CZ法 KY法 TSTTT法 基于HEM法的ASF法 HEM法 坩埚下降法 HEM法 蓝宝石长晶方法 坩埚下降法 自己做炉子 自己做炉子 收了honeywell加拿大公司 和美国GTAT合作做炉子 自己做炉子 特点 八、根据工艺和技术路线总结

根据网上的资料，蓝宝石长晶用氧化铝晶块料的厂家屡出问题，现总结问题如下： 氧化铝晶块料的纯度低：火焰法做的晶块料考虑成本等所用的氧化铝原料一般是采用焙烧硫酸铝方法所制备的，纯度一般是99.9-99.97%。熔融块状料颗粒用的氧化铝料都属于这一类。

用氧化铝晶块料长晶的气泡多：火焰法制备长晶原料过程中，有时候焙烧温度过低时，硫酸铝按未能完全分解，氧化铝粉中含有大量的硫酸铝(火焰法行业习惯称之“欠烧粉”)。在原料中或生成的熔融块状料颗粒氧化铝料带有微量的硫酸铝，生长晶体时硫酸铝再次分解，使晶体内残存气泡、不熔物等。

用氧化铝晶块料长晶开裂率高：原料中含有过量的Ca、Mg等杂质也会引起开裂；K含量过高时散射颗粒沿中心密集分布；以上几种杂质往往是焙烧硫酸铝法最难去除的，其他方法采用熔融块状料颗粒料生长蓝宝石晶体的也会出现以上类似问题。硫酸铝氨法的氧化铝铁含量可达到79ppm， 钾可达到800ppm。

火焰法做的晶块料纯度低，杂质多，烧出来的蓝宝石晶体颜色发黄发暗，出现形形色色的彩色。为了掩盖问题、提高 “成品率”，往往需要进行掺杂一些金属离子；在氧化性的气氛下这些离子是不显色的，在还原性气氛下这些离子开始显色。所以生产厂家在制备氧化铝挑选原料的时候有意识的挑选一些相关离子含量高的铝土，制备的氧化铝中有些金属离子偏高。

而在坩锅下降、HEN、Cz、泡生法等等方法中，统统是还原性气氛；所以晶体会出现形形色色的彩色。

冷坩埚工艺的氧化铝由于化料时候要用的金属铝粉或片，所以金属铝内部的铁、钛、镍、铅、钠等杂质就带入进去了，纯度受金属铝的含量限制。冷坩埚法制造并且是在敞口情况下进行的，过程时间20--30个小时，周围的空气中的灰尘、尘土就落入了，没有办法保证纯度。 冷坩埚的周围铜管直接接触氧化铝粉，铜等会进入产品。 冷坩埚法并不具备提纯效果。因

为他只是把氧化铝融成膏状，氧化铝中的铁、镍、钛、铬、铅、钠、锆、硅等并不能进行移动，所以杂质仍然保留在产品内部。晶体尽管看上去很白很透明，但是实际的纯度也只有99.97%。

国内外所以比较可靠地方法是醇盐法，精馏醇铝，膜分离工艺能做出5n乃至6n的氧化铝来。LED蓝宝石长晶原料纯度必须要达到5个9，工艺限定了必须用醇铝法生产的高纯氧化铝，由于这种工艺比较复杂，国内能掌握此技术的很少。LED行业遭遇市场低迷期，要想占领市场取得优势，一定要以质量取胜，原料的选择至关重要，所以长晶用氧化铝饼料是将来的发展趋势。

为他只是把氧化铝融成膏状，氧化铝中的铁、镍、钛、铬、铅、钠、锆、硅等并不能进行移动，所以杂质仍然保留在产品内部。晶体尽管看上去很白很透明，但是实际的纯度也只有99.97%。

国内外所以比较可靠地方法是醇盐法，精馏醇铝，膜分离工艺能做出5n乃至6n的氧化铝来。LED蓝宝石长晶原料纯度必须要达到5个9，工艺限定了必须用醇铝法生产的高纯氧化铝，由于这种工艺比较复杂，国内能掌握此技术的很少。LED行业遭遇市场低迷期，要想占领市场取得优势，一定要以质量取胜，原料的选择至关重要，所以长晶用氧化铝饼料是将来的发展趋势。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gry6.html