不同生长方法的蓝宝石颜色问题浅析

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1、不同生长方法的蓝宝石颜色问题浅析 (2013-03-0618:24:26)转载▼标签： 蓝宝石晶体 颜色问题 掺杂问题 杂谈 蓝宝石晶体生长分类： 蓝宝石晶体                                      前   言     恭祝大家在新的一年里有新的气象；好久不发表文章了，在这就说说为何停顿这么久时间吧！首先肯定不会是因为接到某些官员的恐吓电话而不写博文了，是因为有很多更值得忙的事；这些就在最近的博文里慢慢论述吧！     在我的《笑话连篇——真假自动化》（2012-09-1510:25:34）的评论中有这么一段留言“............HEM的创始人Fr

2、ed Schmid差不多80岁了，天才的人物还奋战在第一线搞技术，国人惭愧啊！”。      不管是洋人还是国人，Fred Schmid作为一个晶体生长的老工程师是值得尊敬。不过这么舔洋人屁眼的话语我实在看不过去。说这话的人实在是没有什么专业知识，也没见过什么世面。如果Fred Schmid能称上天才人物的话，中国晶体生长界有太多人需要用“宇宙无敌”来形容了。      为了防止有人再发表“碳是黑色的，掺入蓝宝石晶体，晶体应该也是黑色.........”的笑话，就给大家分析一下不同方法生长出来的蓝宝石的颜色问题。     我讲的未必都对，听不听是你的事，怎么讲是我的事。          

3、                        宝石材料的显色机理    众所周知，白光是一种混合光，由各种波长（各种颜色）混合显色的结果。当白光入射的时候，如所有的光都通过的时候，则蓝宝石为无色；全部反射，则呈现白色；部分吸收，则呈现剩余光的颜色。例如：吸收红光蓝宝石呈现青色；吸收黄光蓝宝石呈现紫色色；吸收绿光呈现蓝色；反之则反。      蓝宝石的颜色形成机理是这样的，都是由于过渡族离子、稀土元素离子或其他离子以及色心引起的光吸收而形成的。杂质离子的吸收受晶体结构、价态、配位结构、晶体缺陷所影响；同种离子在不同晶体中的颜色往往会不一样；同种元素在同一晶体中，不同的条件下颜色也是不一样的

4、。蓝宝石单晶中所含杂质和颜色问题                                               所含杂质（%）颜色Cr2O3     0.05~0.1浅红          0.1~0.2桃红          2~3深红Cr2O3  0.2~0.5+NiO 0.5橙红TiO2  0.5  +  Fe2O3  1.5+  Cr2O3   0.1紫TiO2  0.5  +  Fe2O3  蓝Cr2O3  0.01~0.05+NiO 0.5金黄NiO 0.5~1.0黄Co3O4  1.0  +  V2O5   0.12+  Ni   0.3绿V2O5  日光下蓝紫

5、V2O5  钨丝白炽灯光下红紫MoO2 +MoO3 混合价态蓝紫WuO3黄色、绿色C红色                                       杂质离子的引入方式    蓝宝石材料呈现颜色的时候，一定是引入了杂质离子。杂质离子的引入途径只有两个：途径1是氧化铝原料中的杂质；途径2是热场包括保温、发热体和坩埚引入的杂质。    氧化铝各种方法都一样，我们就来分析一下各种主流方法的保温材料、坩埚材料和发热体可能引入的杂质离子，分以下三方面：       1：保温材料可能引入：C,MoO2 + MoO3,Mo,WO3 ,W、ZrO2；            2：发热体可能引

6、入：C, MoO2 + MoO3,Mo,WO3,W；            3：坩埚材料可以引入：MoO2 + MoO3,  Mo,WO3,W、Ir；（在下一篇博文《VHGF原理和优劣浅析》中顺带讲讲各种生长方法杂质离子引入的几率高低问题）                             不同生长方法的颜色分析    同样呈现红色，不同方法生长的蓝宝石晶体是不一样的。使用石墨材料作为保温材料和发热体的方法呈现红色，基本上是由于碳吸收引起的（和硅单晶是一样的）；Ky和Cz的红色往往是过渡离子引起的。还有一类使用钼坩埚的方法，往往晶体在氧气氛中高温退火的时候会变成蓝色，这个是坩埚引入的

7、钼离子引起的，需要还原成金属单质。同种晶体生长方法，温场材料在不同的阶段和不同的使用条件会有不同的主要污染源。   （具体的污染几率，和离子的分凝系数问题在《VHGF原理和优劣浅析》中探讨这类问题）方法：HEM杂质：C方法：TGT杂质：C 方法：KY杂质：Cr2O3, TiO2,Fe2O3方法：Cz杂质：Cr2O3, TiO2,Fe2O3                               同样红色不同方法不同杂