[发明专利]掺铁钛蓝宝石晶片及其制备方法

权利要求书

1. 一种掺铁钛蓝宝石晶片，其特征在于，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，得到掺铁钛蓝宝石晶片表示为Ti,Fe:α-Al₂O₃。

2.权利要求1所述的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。

3.权利要求2所述的掺铁钛蓝宝石晶片的制备方法，其特征在于，

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。

4.根据权利要求2所述的掺铁钛蓝宝石晶片的制备方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求2所述的掺铁钛蓝宝石晶片的制备方法，其特征在于，所述籽晶是[11-20]、[01-12]或[0001]方向的蓝宝石晶棒。

6.根据权利要求2所述的掺铁钛蓝宝石晶片的制备方法，其特征在于，所述导模炉抽真空至1×10^-3Pa～1×10^-4Pa。