在半导体工艺中，籽晶的作用是什么？

籽晶是用直拉法生长单晶硅用的“种子”

籽晶是拉单晶必不可少的种子，一方面，籽晶作为复制样本，可使拉制出的硅锭和籽晶有相同的晶向；另一方面，籽晶是作为晶核的，有较大的晶核的存在可以减少熔体向晶体转化时必须克服的势垒。

为了消除多晶材料中各小晶体之间的晶粒间界对半导体材料特性参量的巨大影响，半导体器件的基体材料一般采用单晶体。单晶制备一般可分大体积单晶(即体单晶)制备和薄膜单晶的制备。体单晶的产量高，利用率高，比较经济。但很多的器件结构要求厚度为微米量级的薄层单晶。由于制备薄层单晶所需的温度较低，往往可以得到质量较好的单晶。具体的制备方法有：①从熔

体中拉制单晶：用与熔体相同材料的小单晶体作为籽晶，当籽晶与熔体接触并向上提拉时，熔体依靠表面张力也被拉出液面，同时结晶出与籽晶具有相同晶体取向的单晶体。②区域熔炼法制备单晶：用一籽晶与半导体锭条在头部熔接，随着熔区的移动则结晶部分即成单晶。③从溶液中再结晶。④从汽相中生长单晶。前两种方法用来生长体单晶，用提拉法已经能制备直径为200毫米,长度为1～2米的锗、硅单晶体。后两种方法主要用来生长薄层单晶。这种薄层单晶的生长一般称外延生长，薄层材料就生长在另一单晶材料上。这另一单晶材料称为衬底，一方面作为薄层材料的附着体，另一方面即为单晶生长所需的籽晶。衬底与外延层可以是同一种材料(同质外延)，也可以是不同材料（异质外延）。采用从溶液中再结晶原理的外延生长方法称液相外延；采用从汽相中生长单晶原理的称汽相外延。液相外延就是将所需的外延层材料(作为溶质，例如GaAs)，溶于某一溶剂（例如液态镓）成饱和溶液，然后将衬底浸入此溶液，逐渐降低其温度，溶质从过饱和溶液中不断析出，在衬底表面结晶出单晶薄层。汽相外延生长可以用包含所需材料为组分的某些化合物气体或蒸汽通过分解或还原等化学反应淀积于衬底上，也可以用所需材料为源材料，然后通过真空蒸发、溅射等物理过程使源材料变为气态，再在衬底上凝聚。分子束外延是一种经过改进的真空蒸发工艺。利用这种方法可以精确控制射向衬底的蒸气速率，能获得厚度只有几个原子厚的超薄单晶，并可得到不同材料不同厚度的互相交叠的多层外延材料。非晶态半导体虽然没有单晶制备的问题，但制备工艺与上述方法相似，一般常用的方法是从汽相中生长薄膜非晶材料。 氮化镓、碳化硅和氧化锌等都是宽带隙半导体材料，因为它的禁带宽度都在3个电子伏以上，在室温下不可能将价带电子激发到导带。器件的工作温度可以很高，比如说碳化硅可以工作到600摄氏度；金刚石如果做成半导体，温度可以更高，器件可用在石油钻探头上收集相关需要的信息。它们还在航空、航天等恶劣环境中有重要应用。广播电台、电视台，唯一的大功率发射管还是电子管，没有被半导体器件代替。这种电子管的寿命只有两三千小时，体积大，且非常耗电；如果用碳化硅的高功率发射器件，体积至少可以减少几十到上百倍，寿命也会大大增加，所以高温宽带隙半导体材料是非常重要的新型半导体材料。

这种材料非常难生长，硅上长硅，砷化镓上长GaAs，它可以长得很好。但是这种材料大多都没有块体材料，只得用其它材料做衬底去长。比如说氮化镓在蓝宝石衬底上生长，蓝宝石跟氮化镓的热膨胀系数和晶格常数相差很大，长出来的外延层的缺陷很多，这是最大的问题和难关。另外这种材料的加工、刻蚀也都比较困难。科学家正在着手解决这个问题，如果这个问题一旦解决，就可以提供一个非常广阔的发现新材料的空间。 实际上这里说的低维半导体材料就是纳米材料，之所以不愿意使用这个词，发展纳米科学技术的重要目的之一，就是人们能在原子、分子或者纳米的尺度水平上来控制和制造功能强大、性能优越的纳米电子、光电子器件和电路，纳米生物传感器件等，以造福人类。可以预料，纳米科学技术的发展和应用不仅将彻底改变人们的生产和生活方式，也必将改变社会政治格局和战争的对抗形式。这也是为什么人们对发展纳米半导体技术非常重视的原因。

电子在块体材料里，在三个维度的方向上都可以自由运动。但当材料的特征尺寸在一个维度上比电子的平均自由程相比更小的时候，电子在这个方向上的运动会受到限制，电子的能量不再是连续的，而是量子化的，我们称这种材料为超晶格、量子阱材料。量子线材料就是电子只能沿着量子线方向自由运动，另外两个方向上受到限制；量子点材料是指在材料三个维度上的尺寸都要比电子的平均自由程小，电子在三个方向上都不能自由运动，能量在三个方向上都是量子化的。

由于上述的原因，电子的态密度函数也发生了变化，块体材料是抛物线，电子在这上面可以自由运动；如果是量子点材料，它的态密度函数就像是单个的分子、原子那样，完全是孤立的 函数分布，基于这个特点，可制造功能强大的量子器件。

大规模集成电路的存储器是靠大量电子的充放电实现的。大量电子的流动需要消耗很多能量导致芯片发热，从而限制了集成度，如果采用单个电子或几个电子做成的存储器，不但集成度可以提高，而且功耗问题也可以解决。激光器效率不高，因为激光器的波长随着温度变化，一般来说随着温度增高波长要红移，所以光纤通信用的激光器都要控制温度。如果能用量子点激光器代替现有的量子阱激光器，这些问题就可迎刃而解了。

基于GaAs和InP基的超晶格、量子阱材料已经发展得很成熟，广泛地应用于光通信、移动通讯、微波通讯的领域。量子级联激光器是一个单极器件，是近十多年才发展起来的一种新型中、远红外光源，在自由空间通信、红外对抗和遥控化学传感等方面有着重要应用前景。它对MBE制备工艺要求很高，整个器件结构几百到上千层，每层的厚度都要控制在零点几个纳米的精度，中国在此领域做出了国际先进水平的成果；又如多有源区带间量子隧穿输运和光耦合量子阱激光器，它具有量子效率高、功率大和光束质量好的特点，中国已有很好的研究基础；在量子点（线）材料和量子点激光器等研究方面也取得了令国际同行瞩目的成绩。 杂质控制的方法大多数是在晶体生长过程中同时掺入一定类型一定数量的杂质原子。这些杂质原子最终在晶体中的分布，除了决定于生长方法本身以外，还决定于生长条件的选择。例如用提拉法生长时杂质分布除了受杂质分凝规律的影响外，还受到熔体中不规则对流的影响而产生杂质分布的起伏。此外,无论采用哪种晶体生长方法,生长过程中容器、加热器、环境气氛甚至衬底等都会引入杂质，这种情况称自掺杂。晶体缺陷控制也是通过控制晶体生长条件（例如晶体周围热场对称性、温度起伏、环境压力、生长速率等）来实现的。随着器件尺寸的日益缩小，对晶体中杂质分布的微区不均匀和尺寸为原子数量级的微小缺陷也要有所限制。因此如何精心设计，严格控制生长条件以满足对半导体材料中杂质、缺陷的各种要求是半导体材料工艺中的一个中心问题。

孙广年　于旭东　沈才卿

第一作者简介：孙广年，中宝协人工宝石委员会第一、二届委员，第三届副主任委员，浙江省巨化集团晶体材料厂厂长。

一、引言

材料科学是现代文明的三大支柱（能源、信息、材料）之一，是人类文明的物质基础。晶体生长属于材料科学范畴并且是它的发展前沿。业已证明，一些高新科学技术的发展，无一不和晶体材料密切相关；军事工业的发展，例如导d、无人驾驶飞机、潜艇、人造卫星及宇宙飞船等的窗口材料都需要晶体生长的优质材料，这些材料的好坏决定着技术水平的高低，而且只有在材料方面有所突破，才能希望相关技术有所突破。高质量的无色蓝宝石由于它的特殊优良性能，有着非常广泛的用途，例如蓝宝石单晶具有独特而优良的物理化学性质，特别是在0.2～5.0μm波段有良好的透光性，可广泛用于红外军事装备、卫星和空间技术等领域。由于蓝宝石晶体的电介质绝缘、有恒定的介电常数等特性，使其成为应用最广泛的衬底材料之一。为此，世界各国都在想方设法进行研究和生产。浙江省巨化集团公司晶体材料厂经过多年的努力，用熔体泡生法和熔体提拉法相融合的技术生产出了高质量的无色蓝宝石，已生产出直径达到220mm以上，重28kg以上，不仅可以用于军事工业的窗口材料，也可以用于衬底材料和发光二极管（LED）节能环保行业，具有无限的潜力和发展前景。

二、高质量蓝宝石晶体生长技术简要

蓝宝石是刚玉宝石的一种，除了红色的红宝石以外，其他刚玉宝石都叫蓝宝石。无色蓝宝石是蓝宝石中的一种，化学成分为三氧化二铝（Al2O3），三方晶系，抛光表面具亮玻璃光泽至亚金刚光泽，一轴晶负光性，折射率值为1.762～1.770，双折射率为0.008～0.010，摩氏硬度为9，密度约为4.00g/cm3。

蓝宝石的人工合成方法主要有焰熔法、助熔剂法和熔体法，其中熔体法又包括好几种方法。但是，焰熔法和助熔剂法都不能生长出高质量的蓝宝石大晶体，原因是：焰熔法生长的宝石晶体除单个晶体比较小外，晶体还具有大量的镶嵌结构，质量欠佳；助熔剂法生长的宝石晶体也很小，并且包含有助熔剂阳离子，质量也不太好。只有熔体法生长的宝石晶体具有纯度和完整性都高的特点，并且单个晶体大，能成为现代高科技及国防工业急需的高质量宝石晶体。熔体法生长宝石的原理是：将构成宝石成分的原料放在耐高温坩埚中加热熔化，然后在受控条件下，通过降温使熔体出现过冷却，从而使晶体生长出来的方法。由于降温的受控条件不同，因此从熔体中生长出高质量宝石晶体的方法也稍有不同。目前，世界上主要的熔体法高质量蓝宝石晶体生长技术有以下4种：①Czochalski熔体晶体提拉法；②EFG（Edge-defined Film-fed Growth）熔体导模法；③HEM（Heat Exchanger Method）熔体热交换法；④Kyropoulos Method熔体泡生法。以上4种从熔体中生长宝石晶体的方法，其技术特点和优缺点简要介绍如下。

1.熔体晶体提拉法

熔体晶体提拉法（简称熔体提拉法）是利用籽晶从熔体中提拉生长出晶体的方法。该方法能在短期内生长出大而无位错的高质量单晶，是由J.丘克拉斯基（J.Czochalski）在1917年首先发明的，所以又称丘克拉斯基法，简称 Cz提拉法，为熔体中生长晶体最常用的方法之一。其主要技术特点是所有使用提拉法生长晶体的共同基础，简述如下：将宝石组分的原料装在坩埚中，并被加热到原料的熔点以上，此时，坩埚内的原料被熔化成熔体；在坩埚的上方有一根可以旋转和升降的提拉杆，杆的下端带有一个夹头，其上装有籽晶，降低提拉杆，使籽晶插入熔体中，调好温度，使籽晶既不熔掉也不长大，然后缓慢地向上提拉和转动籽晶杆。同时，缓慢地降低加热功率，经过缩颈—扩肩—等径生长—收尾的生长全过程，就能得到所需直径的晶体。整个生长装置安放在一个可以封闭的外套里，以便使生长环境中有所需要的气氛和压强；通过外罩的窗口，可以观察到生长的情况。其生长原理见图1。此方法的主要优点是：①在生长过程中可方便地观察晶体生长的状况；②晶体在熔体表面处生长，不与坩埚相接触，这样能显著减小晶体的应力，并防止坩埚壁的寄生成核；③可以方便地使用定向籽晶和“缩颈”工艺。“缩颈”后的籽晶，其位错可大大减少，这样可使扩肩后生长的晶体，其位错密度降低，得到完整性很高的晶体。此方法的主要缺点是晶体比较小，最多能达到直径2～3英寸

1英寸＝25.4mm。

，不能适应现代高科技和国防工业对大尺寸晶体的要求。在生长大尺寸晶体上，其他3种方法都优于Czochalski熔体晶体提拉法。

20世纪70年代，由于激光材料研究的需要，我国开始研制人造钇铝榴石（YAG）和人造钆镓榴石（GGG）晶体的熔体提拉法生长技术，由于军事工业发展的需要和尖端科技研究及应用的需要，熔体提拉法生长宝石晶体技术后来得到了进一步的发展和完善，现在已能够顺利生长出许多有实用价值的宝石晶体（图2,3），如合成无色蓝宝石、合成红宝石、人造钇铝榴石（YAG）、人造钆镓榴石（GGG）、合成变石等。

图1 熔体提拉法晶体生长示意图

图2 熔体提拉法生长的蓝宝石晶体

图3 熔体提拉法生长的激光晶体

2.熔体导模法

熔体导模法是改进型的熔体晶体提拉法，可以控制晶体形状。其主要工艺技术特点是：将一个高熔点的惰性模具放于熔体之中，模具的上表面具有所需形状的“图案”，下部带有细的管道直通模具顶端，熔体由于毛细作用被吸引到模具的上表面，与一个籽晶接触后，熔体随籽晶的提拉而高于模具表面时，能自动拓展到“图案”的边缘，在随后的提拉中生长出模具顶端形状的晶体。它的主要优点是可以按我们的要求生长出多种形状的晶体，Saint-Gobain公司用此技术能够生长直径450mm到500mm的蓝宝石光学用晶片，而日本京瓷公司则可以用改良的技术生长LED衬底使用的C面晶片，并拥有该项技术的专利。其原理示意如图4所示。此方法生长晶体的设备和工艺技术难度较大，不易推广。

图4 熔体导模法晶体生长示意图

图5 熔体热交换法生长的350mm蓝宝石晶体

3.熔体热交换法

熔体热交换法的实质是控制温度，让熔体在坩埚内直接凝固结晶。其主要技术特点是：要有一个温度梯度炉，这个温度梯度炉是在真空石墨电阻炉的底部装上一个钨钼制成的热交换器，内有冷却氦气流过。把装有原料的坩埚放在热交换器的顶端，两者中心相互重合，而籽晶置于坩埚底部的中心处，当坩埚内的原料被加热熔化以后，氦气流经热交换器进行冷却，使籽晶不被熔化。随后，加大氦气的流量，带走更多的熔体热量，使籽晶逐渐长大，最后使 整个坩埚内的熔体全部凝固。此方法的主要优点是：晶体生长时，坩埚、晶体、加热区都不动，消除了由于机械运动而造成晶体的缺陷；同时，可以控制冷却速率，减少晶体的热应力及由此产生的晶体开裂和位错等缺陷，是生长优质大晶体的好方法。但这个方法的设备条件高，整个工艺复杂，运行成本高，因此并没有被广泛应用。该工艺为Crystal System公司专利技术，主要为美国军方提供整流罩，目前已经生长出直径350mm的蓝宝石晶体（图5）。

4.熔体泡生法

熔体泡生法是1926年由Kyropouls发明的，经过几十年来科研工作者的不断改进和完善，目前是解决熔体晶体提拉法不能拉大直径晶体的方法之一。其生长晶体原理示意如图6所示，其主要技术特点是：将待生长的晶体原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，然后调整炉内温度场，使熔体上部处于稍高于熔点状态；籽晶杆上安放一颗籽晶，让籽晶接触熔融液面，待籽晶表面稍熔后，降低表面温度至熔点，提拉并转动籽晶杆，使熔体顶部处于过冷状态而结晶于籽晶上，在不断提拉的过程中，生长出圆柱状晶体。晶体在生长过程中或生长结束时不与坩埚接触，这就大大减少了晶体的应力，可以获得高质量的大直径晶体。它与熔体晶体提拉法不同之处在于扩肩时晶体直径比较大，几乎与坩埚直径相同（比较图1和图6），加上晶体不与坩埚接触，这些就是熔体泡生法的工艺特点和难点所在。浙江巨化集团公司晶体材料厂通过将熔体泡生法与熔体提拉法技术相融合，开发了这种高质量的蓝宝石生长技术，并以生长无色优质蓝宝石晶体为主要产品，有人也把此方法称为“熔体泡生提拉法”。目前已能生长出直径220mm以上，重28kg以上的高质量无色蓝宝石晶体，产品见图6。

图6 熔体泡生法生长晶体的原理示意图及其产品

三、熔体泡生法生长高质量无色蓝宝石晶体的工艺

1）将纯净的α－Al2O3原料装入坩埚中。坩埚上方装有可旋转和升降的提拉杆。杆的下端有一个籽晶夹具，其上装有一粒定向的无色蓝宝石籽晶（注：生长无色蓝宝石时不加致色剂，籽晶也要用无色蓝宝石，无色蓝宝石晶体比有色蓝宝石晶体用处更大）。

2）将坩埚加热到 2050℃以上，降低提拉杆，使籽晶插入熔体中。

3）控制熔体的温度，使液面温度略高于熔点，熔去少量籽晶以保证能在籽晶的清洁表面上开始生长。

4）在实现籽晶与熔体充分沾润后，使液面温度处于熔点，缓慢向上提拉和转动籽晶杆。控制好拉速和转速，籽晶就逐渐长大。

5）小心地调节加热功率，使液面温度等于熔点，实现宝石晶体的缩颈—扩肩—等径生长—收尾的生长全过程。

整个生长装置安放在一个外罩里，以便抽真空后充入惰性气体，使生长环境中保持所需要的气体和压强。通过外罩上的窗口可观察晶体生长情况，以便随时调节温度，使晶体生长过程正常进行，用这种方法可以生长出大直径高质量的无色蓝宝石晶体。

四、熔体泡生法生长优质蓝宝石的技术要点

蓝宝石属三方晶系，晶体结构存在着两个主要的滑移体系（底面滑移系和柱面滑移系），因此在采用提拉法生长蓝宝石单晶工艺中，温场的温度梯度和晶体生长方向的合理选择将对蓝宝石单晶的质量产生关键的影响。

1.建立合理的温度梯度是生长优质晶体的首要条件

热系统是温度梯度的决定因素，是生长优质晶体的基本条件。当晶体恒温生长时，根据界面稳定条件：

中国人工宝石

而

中国人工宝石

所以有

中国人工宝石

因此界面保持稳定的最大生长速率为

中国人工宝石

式中： 和 分别为界面附近熔体和晶体中的温度梯度；K1和Ks分别为熔体和晶体的热导率；L为结晶潜热；ρ为晶体密度。

从式（3）中可以看出，晶体的最大生长速率取决于晶体中温度梯度的大小，要提高晶体的生长速率，必须加大温度梯度。但是，晶体中温度梯度过大，将会增加晶体的热应力，引起位错密度增加，甚至导致晶体开裂。

因此，根据无色蓝宝石单晶的热导率等性质，建立合理的温度梯度是生长完整单晶的前提。

2.晶体的生长方向选择很重要

无色蓝宝石属于三方晶系，存在有两个主要的滑移系：（0001）面沿 方向的底面滑移系和 面沿 方向的柱面滑移系。滑移最易沿原子密度大的晶向发生，因此晶体生长界面与（0001）面交角大时，由于底面滑移，易于产生大量晶界；当滑移比较严重时，则可能产生滑移带，形成孪晶；相反，则不易产生滑移，晶界不易生成。

沿0°取向即（0001）生长时，晶体外形的对称截面虽易呈六角形，但是缺陷会优先在光轴方向增殖，容易形成镶嵌结构，破坏晶体结构的完整性。

由此可见，选择合适的晶体生长方向是必要的，我们根据多次试验找到了生长优质无色蓝宝石的晶体生长方向。我们认为，根据所建立的温度梯度，选择合适的晶体生长方向是生长高质量无色蓝宝石单晶的关键。

五、熔体泡生法生长优质无色蓝宝石的应用

熔体泡生法生长的优质蓝宝石通常应用于国防工业、军工科技和尖端科学技术研究领域，其边角料或不合格原料可以用于珠宝首饰行业。熔体泡生法生长的优质蓝宝石之所以在国防工业、军工科技和尖端科学技术研究领域中有广泛的应用，是由无色蓝宝石晶体本身的优良性能决定的。无色蓝宝石单晶的部分性能参数见表1。

表1 无色蓝宝石单晶部分性能

1.优质无色蓝宝石晶体在基底中的应用

优质无色蓝宝石晶体由于其卓越的性能，在一些基底应用中成为首选材料。主要表现在以下几个领域内：

1）蓝光 LED发光二极管基底材料（BLED’s）——在无色蓝宝石基底上生长Ⅲ—V族和Ⅱ—Ⅵ族化合物；

2）红外探测器——无色蓝宝石晶体可以作为生长碲镉汞晶体（HgCdTe）的基底；

3）砷化镓晶片（GaAs）的基底；

4）微波集成电路材料。

一方面在微电子集成电路应用方面，R面— 晶面的无色蓝宝石衬底是异质外延硅的首选材料：由于无色蓝宝石单晶具有高且稳定的介电常数，使其特别适合作微波和高速集成电路以及压力传感的异质衬底。另一方面，在无色蓝宝石单晶上可以外延铊等混合超导化合物，制作高电阻器件，也可以用来生长GaAs或者用它做其他一些材料的载片。

另外，A面— 晶面无色蓝宝石单晶衬底：由于无色蓝宝石单晶具有稳定的介电常数和高绝缘性，可用作高温超导材料的载体。

再有，C面—｛0001｝晶面的无色蓝宝石单晶衬底有单面或者双面抛光的，被广泛应用于外延生长Ⅲ—V和Ⅱ—Ⅵ族化合物，如蓝光 LED用的GaN衬底（白光 LED是在蓝光 LED的基础上，经过荧光粉效应而产生的）。其次，也被用于制作红外探测用的汞镉锑化合物器件的载体。

2.优质无色蓝宝石在发光二极管（LED）领域中的应用

LED的应用领域非常广，包括通讯、消费性电子、汽车、照明、信号灯等。我们可大体把它们区分为背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。在地球资源日渐衰竭的今日，环保和节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，在光源的研发上，更趋向于环保和节能。发光二极管（LED）的出现，是对人类照明世界的一次革命，对人类的未来有着重大影响与改变。LED除了耗能低、寿命长之外，还有以下优点：

1）应用非常灵活：可以做成点、线、面各种形状的轻、薄、短小产品；

2）环保效益佳：由于光谱中没有紫外线和红外线，也没有热量和辐射，属于典型的绿色照明光源，而且废弃物可回收，无污染；

3）控制极为方便：只要调整电流，就可以随意调光，不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果。

LED不仅可用于大型广告显示屏，还可以用于建筑和交通照明。白光 LED的出现，是 LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。白光LED最接近日光，能较好地反映照射物体的真实颜色，所以，从技术角度看，白光 LED无疑是LED最尖端的技术。

白光LED的市场应用将非常广泛，也是白炽钨丝灯泡及荧光灯的“杀手”。目前，白色LED已开始进入一些实际应用领域，如应急灯、手电筒、闪光灯等产品已相继问世。

据美国能源部预测，2010年前后，美国约有55%的白炽灯和荧光灯将被白光 LED替代，每年节电价值可达350亿美元，可形成一个500亿美元的大产业。日本提出，白光 LED将在2008年左右大规模替代传统白炽灯。为了抢占未来市场的制高点，通用电气、飞利浦、奥斯拉姆等世界三大照明工业巨头纷纷行动，与半导体公司合作成立 LED照明企业，目标是在 2010年前把LED发光效率再提高8倍，价格降低99%，前景多么诱人！

3.优质无色蓝宝石在GaN外延衬底材料中的应用

优质无色蓝宝石晶体是目前唯一商用的GaN外延衬底材料，而半导体发光技术的新成就，为优质无色蓝宝石晶体的应用开创了新的前景。通过在无色蓝宝石晶体基片上外延GaN，可以制作蓝光发光二极管（LED）。

目前LED的重要用途和前景正逐渐被人们所认识，随着 LED产业化的飞速发展，大尺寸、高品质的蓝宝石晶体将成为市场的新宠。

六、结语

我们用熔体泡生法与熔体提拉法相融合的技术生长出了优质的大直径无色蓝宝石。为了获得高质量的无色蓝宝石单晶，在晶体生长过程中，从晶体本身的特性出发，建立了合理选择温度梯度和晶体生长方向相融合的生长工艺。熔体泡生法生长的高质量无色蓝宝石单晶的应用领域非常广泛，可以应用于国防工业、军工科技和尖端科学技术研究领域，尤其是在衬底领域和发光二极管（LED）方面的应用，表现出优异的发展前景。

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