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氧化铝Al2O3
  • 蓝宝石(Sapphire,又称白宝石,分子式为Al2O3)单晶是一种优秀的多功能材料。它耐高温,导热好,硬度高,透红外,化学稳定性好,可以应用在LED制造、LD激光器、激光窗口和红外光学元件、微电子集成电路和高端光学等。广泛用于工业、国防和科研的多个领域。
产品介绍

蓝宝石(Sapphire)

蓝宝石(Sapphire,又称白宝石,分子式为Al2O3)单晶是一种优秀的多功能材料。它耐高温,导热好,硬度高,透红外,化学稳定性好,可以应用在LED制造、LD激光器、激光窗口和红外光学元件、微电子集成电路和高端光学等。广泛用于工业、国防和科研的多个领域。

Al₂O₃在磁性薄膜外延生长中的关键作用

‌优异的晶格匹配与热稳定性‌:
Al₂O₃(尤其是蓝宝石α-Al₂O₃)具有较高的熔点、良好的热稳定性和化学惰性,适合作为高温外延生长的衬底。虽然其与多数磁性氧化物(如铁氧体、尖晶石结构薄膜)存在晶格失配,但通过‌斜切衬底‌或‌取向控制‌可改善外延质量‌。

‌电绝缘特性‌:
Al₂O₃是优良的电绝缘体(带隙约8.8 eV),可有效‌抑制寄生电流‌,在磁电耦合器件、自旋电子学器件中减少信号干扰‌。

‌表面平整度与缺陷密度低‌:
高质量单晶Al₂O₃衬底(如R面或C面蓝宝石)可提供原子级平整的表面,有利于磁性薄膜实现‌外延取向生长‌,减少界面缺陷‌。

‌与多种磁性氧化物兼容‌:

在Al₂O₃上外延生长VO₂、Ga₂O₃等氧化物,磁性氧化物如‌CoFe₂O₄、NiFe₂O₄、Mn₃O₄‌等也常在Al₂O₃衬底上通过‌脉冲激光沉积(PLD)‌ 或 ‌分子束外延(MBE)‌ 实现外延生长‌。

‌作为缓冲层或势垒层‌:
在多层磁性异质结构中,Al₂O₃可作为‌非磁性间隔层或隧穿势垒‌,用于构建磁性隧道结(MTJ),尽管此时通常采用‌非晶Al₂O₃‌而非外延单晶‌。

 

主要性能参数

晶系

六方晶系

晶胞常数

a=4.76Å  c=12.99Å

密度

3.98(g/cm3)

熔点

2040℃

生长方法

提拉法,泡生法

莫氏硬度

9

维氏硬度

 ∥C,1940

⊥C,2200

折射率

300K时,∥C,1.762   @630nm

⊥C,1.770   @630nm

热膨胀系数

5.8x10-6/K

导热系数

32 W/Mk (@258°C)

热导率(卡/度 厘米 秒)


⊥c

//c

23℃

0.055

26℃   0.060

77℃

0.040

70℃   0.041

损耗角正切

293K时

1×10-4(1MHz)

介电常数

*103—109Hz @25℃

∥C,11.5

⊥C,9.3

透过率

≥85%@ 400~4000nm

抗拉强度

60,000 psi

抗压强度

300,000 psi

模量指数

杨氏模量(E): 335GPa

剪切模量(G): 148.1GPa

体积模量(K): 240GPa

 

松泊比

0.25

晶向

A-plane

<11-20>

R-plane

<1-102>

M-plane

<10-10>

C-plane

<0001>

晶向公差

±0.5°或±0.3°

常规尺寸及公差

5x5,10×10,20×20,Ø2”,Ø3”,Ø4”等

常规厚度及公差

0.5mm,1.0mm

抛光

单面或双面

表面粗糙度

Ra<5å(5×5μm)

包装

100级洁净袋,1000级超净室

 


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铝酸镧LaAlO3