掺铁钛蓝宝石晶片及其制备方法

摘要

本发明属于透明光学晶体材料领域，具体涉及一种掺铁钛蓝宝石晶片及制备方法。本发明的掺铁钛蓝宝石晶片可表示为Ti,Fe:α-Al₂O₃，其中掺杂的铁、钛元素含量分别为100ppm～3000ppm和100ppm～1000ppm，晶片呈无色透明、光学均匀，无开裂、包裹物等缺陷。其生长方法为导模法生长技术，生长结束后采用空气环境退火处理。采用本发明生长方法得到的蓝宝石晶片，其切割抛光后尺寸为120×55×0.6mm³的晶片四点弯曲强度高于1500MPa，300nm～5000nm范围的光谱透过率达到85%，可以实现高弯曲强度、优良光学性能商业化的蓝宝石屏幕材料的应用。

主权项

一种掺铁钛蓝宝石晶片的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：采用原料Al₂O₃ 、Fe₂O₃和TiO₂，混合均匀后烧结成Ti,Fe:α‑Al₂O₃晶体原料块，然后将Ti,Fe:α‑Al₂O₃晶体原料块采用导模法生长为Ti,Fe:α‑Al₂O₃晶片，晶片生长结束后，置于有氧环境的马弗炉中退火处理；所述的导模法生长Ti,Fe:α‑Al₂O₃晶片的具体步骤为：将烧结好的原料块装入具有导模模具的钼制坩埚中，将钼制坩埚和籽晶装入导模炉内，密封后将导模炉抽真空，并加热持续升温至2100～2150℃时，恒温1～5小时化料，使得掺质在熔体中均匀分布；然后将定向籽晶缓慢下种，使之与钼制的导模模具顶部的熔体液面接触，待熔体在模具顶部均匀铺展开，经一设定时间后开动提拉机构生长晶体，生长速率控制为1～50mm/h；晶体生长结束后，以20～40℃/h速率降至室温，取出晶片再置于有氧环境的马弗炉中，采用1600～1800℃温度退火48～72小时，再以20～40℃/h速率降至室温，得到Ti,Fe:α‑Al₂O₃晶片；①原料配方初始原料采用纯度为99.999% 的Al₂O₃基质原料，光谱纯掺质原料Fe₂O₃和TiO₂，其中掺入的铁、钛元素含量分别为100ppm～3000ppm和100ppm～1000ppm范围；②选定原料配比后，称取所有原料Al₂O₃ 、Fe₂O₃和TiO₂，混合均匀后烧结成Ti,Fe:α‑Al₂O₃晶体原料块，然后装入坩埚内，采用导模法生长Ti,Fe:α‑Al₂O₃晶片，晶片生长结束后，采用有氧环境的马弗炉中退火处理。