LED藍(lán)寶石專用高純氧化鋁制造工藝與品質(zhì)分析
生產(chǎn)藍(lán)寶石晶體主要消耗的原料為5N高純氧化鋁粉體，塊體或碎晶。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的藍(lán)寶石很多只能用來(lái)做中低亮度的襯底，也就是品質(zhì)較低，如晶體泛黃、輻照后顯色、裂晶、雙晶、位錯(cuò)密度大等等，除了工藝外，原料好壞有著重要的影響。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高純氧化鋁的主流技術(shù)有三種：多重結(jié)晶法、醇鹽水解法、直接水解法。
1， 多重結(jié)晶法具體又分為硫酸鋁銨熱解法和碳酸鋁銨熱解法。
目前國(guó)內(nèi)山東，上海，貴州等地的廠家，多數(shù)采取這種方法。它的缺點(diǎn)就是金屬離子以及鹵素元素難以去除，純度可以達(dá)到4N，基本已經(jīng)極限了；從純度上說(shuō)，它的缺陷挺大，一般只能用在焰熔法寶石上，要直接拿來(lái)做大尺寸藍(lán)寶石晶體原料就很難。無(wú)法滿足高端要求。
2， 直接水解法即為膽堿法，膽堿法是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的4N級(jí)氧化鋁生產(chǎn)方法。目前河
北，廣州有廠家用的是這種方法，但其產(chǎn)品幾乎全部都銷到熒光粉行業(yè)去了，在晶體行業(yè)似乎沒(méi)見(jiàn)到他們的蹤影。只能做工業(yè)寶石。
這種工藝的主要缺陷在于無(wú)法再次提純，原料是什么級(jí)別，做出來(lái)的氧化鋁，就是什么級(jí)別，不可能超越原料水平。而且在水解過(guò)程中，為了增加反應(yīng)接觸面積，需要把鋁材加工成粉料，這個(gè)過(guò)程中容易帶進(jìn)Fe，Ti等雜質(zhì)。而這兩種雜質(zhì)含量多少對(duì)藍(lán)寶石的品質(zhì)影響非常大。
3， 醇鹽水解法即為異丙醇鋁法。宣城有一家是用的這種方法，目前日本和美國(guó)也主要采取
這鐘工藝生產(chǎn)高純度氧化鋁，產(chǎn)品純度高，主要用于LED藍(lán)寶石長(zhǎng)晶行業(yè)。這種工藝比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)能掌握此技術(shù)的很少。
和直接水解法相比，這種工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是：
1）高純鋁和醇類反應(yīng)充分，不需要加工成粉末，避免加工過(guò)程中帶入Fe,Ti等雜質(zhì)。
2）可以再次提純，反應(yīng)得到的異丙醇鋁可以在230-250度下精餾，以氣態(tài)的形式收集高純異丙醇鋁，金屬雜質(zhì)不會(huì)氣化，留在釜底。 冷凝下來(lái)的高純異丙醇鋁還可以再次用陶瓷膜分離，游離金屬雜質(zhì)鉀，鈉，鋅等都被除去。
4， 焰熔法晶塊料。
晶塊料普遍使用維爾納葉爐焰熔法Verneuil進(jìn)行生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩將高純氧化鋁粉體慢慢從爐頂篩下，當(dāng)氧化鋁粉末在通過(guò)高溫的氫氧火焰后熔化，熔滴在下落過(guò)程中冷卻并在種晶上固結(jié)逐漸生長(zhǎng)形成晶體。
晶塊料是白色半透明狀的，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在很多人士尤其是臺(tái)灣的迷戀它，但它的純度也值得我們?nèi)タ季俊?/span>
首先生產(chǎn)過(guò)程中氫氣氧氣需要通過(guò)不銹鋼管道進(jìn)入到爐體，這個(gè)過(guò)程中難免引入鐵離子和其他的金屬雜質(zhì)。再是氧化鋁的熔化溫度是2050度，Fe,Ti,Cr，Mg等元素的熔化溫度也在2000度左右，會(huì)隨氧化鋁的熔融物一起進(jìn)到晶體里去，不會(huì)氣化，沒(méi)有提純的過(guò)程。
氫氧焰只能吹走表面部分較輕的雜質(zhì)，如鎂，鈣等，但對(duì)里層的雜質(zhì)毫無(wú)作用。
和高純氧化鋁塊體相比，它的制作成本高。權(quán)威專家測(cè)試結(jié)果表明，每生產(chǎn)1kg的晶塊料需要耗損200立方的氫氣，消耗很高。所以LED藍(lán)寶石生長(zhǎng)廠家如果選擇同樣純度的晶塊料，每公斤就會(huì)增加大約150元的成本，現(xiàn)在晶片價(jià)格下跌嚴(yán)重，選擇晶塊料的工廠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力上自然比不上直接選擇高純氧化鋁餅料的。但是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)存在一種怪現(xiàn)象，晶塊料反而比高純氧化鋁餅料便宜，這里面自然存在消費(fèi)者不知道的貓膩。原料生產(chǎn)商要盈利只有一個(gè)辦法，就是用較低純度的粉料去燒晶體料，做出來(lái)的氧化鋁只是熔融晶體，顏色差不多，不像單晶一樣，一眼就能瞧出它的純度，自然能以較低價(jià)格出售。
這種晶體料也有它的市場(chǎng)，但是要在LED藍(lán)寶石行業(yè)上用，品質(zhì)還相差甚遠(yuǎn)。用這種價(jià)廉的純度低的晶體做出來(lái)的寶石良品率很低，20%-30%左右。LED藍(lán)寶石晶片講究位錯(cuò)，晶格，發(fā)光度等。要提高這些參數(shù)的合格率，必須要選擇純度高的氧化鋁。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)乃至世界LED藍(lán)寶石長(zhǎng)晶行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，要想在這個(gè)市場(chǎng)上生存下來(lái)，產(chǎn)品品質(zhì)是最核心的競(jìng)爭(zhēng)力，業(yè)內(nèi)人士提醒大家，無(wú)論是LED藍(lán)寶石長(zhǎng)晶企業(yè)，還是LED原料高純氧化鋁的企業(yè)，都會(huì)要經(jīng)受這場(chǎng)考驗(yàn)，大浪淘沙，很多不實(shí)事求是，不腳踏實(shí)地，不注重產(chǎn)品質(zhì)量的企業(yè)，最終是會(huì)在這場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮中被洗滌出去，淘汰出去的。