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蓝宝石晶体 化学成分为氧化铝，晶体结构为六方晶格，其具有超高的硬度，在高温下物理、化学性质稳定，光学性能优秀，是蓝绿光LED衬底基板的主流选择。
C [0001]、A [11-20]、R [1-102] 和 M [10-10] 是单晶蓝宝石六方晶格中特定晶轴对应的密勒指数。所谓“C面、A面、R面、M面”是指原子沿这些晶轴排列形成的，对晶体性能至关重要的结构平面。
C面蓝宝石衬底 大规模应用于氮化镓（GaN）和发光二极管（LED）的外延工艺；
A<11-20>，M<1-100>，R<1-102>面蓝宝石衬底上生长得到的GaN分别为极性<0001>，半极性<1122>和非极性<1120>取向的晶体，半极性、无极性氮化镓在器件droop效应、波长偏移和长波长波段效率等方面有不错的表现。
错切蓝宝石衬底（off-cut, miscut sapphire）是指有意将蓝宝石晶锭沿偏离特定晶向（如c轴、R轴、A轴）的角度进行切割，从而形成阶梯状表面结构。这种阶梯状形貌能够实现晶向的精确控制，引导外延生长或表面处理的方向性。例如，在二硫化钼（MoS₂）单晶生长过程中，台阶边缘处的原子排列会打破能量简并态，从而实现高产率单向畴区生长。目前，斜切蓝宝石衬底已被用于生长二维材料、金刚石、石墨烯及其他先进材料。
图1 蓝宝石晶向图，图2 斜切蓝宝石示意图，图3 斜切蓝宝石衬底表面台阶示意图
常用规格（点击可在淘宝店购买）：
C面蓝宝石衬底 | A面蓝宝石衬底 | R面蓝宝石衬底 | M面蓝宝石衬底
尺寸：2英寸直径50.8mm厚度0.43mm | 4英寸直径100mm厚度0.65mm | 6英寸直径150mm厚度1.0mm
抛光：单面抛光 | 双面抛光
粗糙度 Ra：<0.3nm（CMP）
全平面厚度差 TTV：<10um
* 更多规格请下载《产品手册》或 联系客服
蓝宝石衬底工艺：高品质的衬底表面质量，开盒即用的清洗标准
化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）通过化学蚀刻与机械研磨的协同作用，实现晶圆表面的纳米级平整度。其原理是：含磨料的抛光浆料与晶圆表面发生反应，使表层软化，随后通过抛光垫的机械摩擦作用将软化层去除，从而实现全局平坦化。我们的蓝宝石晶圆采用氧化铝和氧化硅作为抛光磨料，并借助大型研磨抛光设备进行加工，可提供稳定的表面质量：表面粗糙度Ra < 0.3纳米，总厚度偏差（Total Thickness Variation，TTV）< 5微米，翘曲度（Bow）< 10微米。
在半导体制造中，清洗工艺对器件性能至关重要，需要对温度、pH值以及化学配方进行精确控制。我们的蓝宝石晶圆采用标准的湿法清洗流程“SC3→快速倾倒冲洗（Quick Dump Rinse，QDR）→SC1→快速倾倒冲洗（QDR）”，该流程结合强酸性和强碱性清洗液，并使用去离子水（Deionized Water，DIW）进行高效冲洗。此工艺能够彻底去除晶圆表面的有机残留物、金属离子、颗粒物和氧化层，实现整体洁净。整个清洗过程均在洁净室环境中进行，以控制空气中的颗粒物，清洗后的晶圆采用旋转干燥技术进行干燥，以防止出现水渍或污染物再次附着。
热点应用：在斜切蓝宝石衬底上生长 晶圆级二硫化钼(MoS2)单晶薄膜
石墨烯的发现掀起了2D材料研究的热潮，但是石墨烯的零带隙严重制约了其在某些领域的应用。以MoS2为代表的2D过渡金属硫化物(TMDCs)由于具有特殊的能带结构、半导体或超导性质以及优秀的机械性能等，在纳米电子器件和光电子学等诸多领域具有广阔的应用前景，引起了广大研究者们的兴趣，成为了近年来低维功能材料领域研究的热点。
由于常规的二维材料化学气相沉积法(CVD) 生长工艺所使用的外延衬底与MoS2存在对称性不匹配的问题，导致生长的成核期出现了大量的180°反向MoS2晶畴，反向晶畴在长大过程中由于晶向不一致而无法合并成大面积MoS2单晶，制得的MoS2多晶薄膜具有较高的晶界密度，显著降低了材料/器件的性能。
南京大学实验团队成功实现了晶圆级(2英寸) 二硫化钼(MoS2)单层单晶薄膜的生长制备。研究成果以“Epitaxial growth of wafer-scale molybdenum disulfide semiconductor single crystals on sapphire”为题发表在Nature Nanotechnology 上。
研究成果表明 C/A斜切蓝宝石 在不影响原有外延关系的同时，形成的台阶取向打破了反向MoS2晶畴在成核过程中的能量简并态，进而引导MoS2晶畴沿台阶边缘成核机制确定的优势取向生长，可以生长出99.6％单一取向的MoS2晶畴，这些取向一致的晶畴可以合并成大面积MoS2单晶薄膜。该成核机制对指导二维TMDs大面积单晶薄膜的生长具有很好的普适性。
新闻链接：晶圆级MoS2生长机制方面取得重要进展 - 蓝宝石衬底,蓝宝石晶片,碳化硅晶片,氮化镓晶片,石英晶圆-江阴皓睿光电 (helioswafer.com)
常用斜切蓝宝石衬底：
C/A斜切 （点击可在淘宝店购买）： 0度 | 0.5度 | 1度 | 2度 | 4度 | 6度 | 8度 | 10度
C/M斜切（点击可在淘宝店购买）：0度 | 0.5度 | 1度 | 2度 | 4度 | 6度
R/M斜切（点击可在淘宝店购买）：1度 | 2度 | 3度 | 5度 | 8度
* 更多规格请下载《产品手册》或 联系客服
热点应用：在斜切蓝宝石上通过阶梯流模式实现金刚石异质外延生长
对于半导体器件研发来说，高质量的2英寸直径晶圆至关重要。然而通过高压高温法生长的单晶金刚石的尺寸太小，金刚石异质外延生长几十年来得到了广泛的研究，使用错位misoriented的蓝宝石衬底，发生了台阶式流动生长，有效降低金刚石中的拉伸应力，在没有微针技术the microneedle technique的情况下，生长的金刚石层可以从基材上自然分层。随着衬底错位角的增加，金刚石（004）和（311）衍射的XRC FWHM降低，从而提高了晶体质量。
新闻链接：在斜切蓝宝石衬底上，实现高质量2英寸金刚石异质外延生长-技术前沿-蓝宝石衬底,硅片,石英玻璃,碳化硅晶圆-江阴皓睿光电 (helioswafer.com)
常用规格（点击可在淘宝店购买）：
尺寸：2英寸 直径50.8mm 厚度0.43mm
晶向：A轴向M轴斜切 7º | A轴向C轴斜切 1º
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图形化蓝宝石衬底（PSS）
图形化蓝宝石衬底（Patterned sapphire substrate PSS）的制备主要是在蓝宝石衬底上，采用具有周期性亚微结构图形的材料作为掩膜图形，采用湿法腐蚀或干法刻蚀的方法对蓝宝石衬底进行刻蚀，将掩膜图形转移到衬底上，然后去除掩膜，获得图形化蓝宝石衬底。
图形化衬底能有效降低异质外延因晶格常数和热膨胀系数失配引起的线位错密度，提高器件内量子效率；图案还能散射有源区出射的光子，增加光子出射到器件外部的概率，提高LED器件的光提取效率。目前微米级图形化蓝宝石衬底已经得到普遍的应用，与基于非图形化衬底的LED相比，PSS-LED的发光功率提高30%左右。由于蓝宝石图形化衬底的图形尺寸及图形形状的不同，对LED器件有着不同的影响，所以图形化蓝宝石衬底仍然是外延研究领域的重要研究课题。
常用规格（点击可在线购买）：
尺寸：2英寸直径50.8mm厚度0.43mm | 4英寸直径100mm厚度0.65mm
晶向：C-plane (0001) off angle 0.2 ± 0.1º (M axis)
图形高度（H）：1.6～1.8μm
图形底宽（W）：2.70～2.85μm
图形总宽度（d）：3.0±0.1μm
* 更多规格请下载《产品手册》或 联系客服
热点应用：蓝宝石键合片 用于砷化镓晶圆的减薄、抛光工艺
传统砷化镓晶圆减薄工艺由于设备施加重量和压强，减薄过程中易造成晶圆碎裂，或表面应力累计形成卷曲，产品性能严重损失，减薄用金属磨盘易产生金属污染，晶圆粘附剂、化学磨削液易引入污染。
新的减薄工艺在高温条件下将蓝宝石晶片（直径略大于目标晶圆）作为载片与砷化镓晶圆键合，将砷化镓/蓝宝石键合片粘附于陶瓷磨盘，通过特制夹具对其进行减薄、抛光处理，完成后置于高温洗剂中融化，使蓝宝石和砷化镓晶圆分离。
新的减薄工艺可用于包括砷化镓及各种半导体晶圆的减薄加工，载片材质可选择蓝宝石、玻璃等抛光晶片，蓝宝石因其优越的物理化学性质及晶体结构，目前是主流的载片选择，我司推出的蓝宝石载片，尺寸匹配行业标准减薄设备要求，4英寸采用直径104mm，6英寸采用直径156mm或159mm，略大于标准4英寸、6英寸晶圆，抛光面粗糙度Ra<0.5nm，超高的平整度的蓝宝石载片可以更好的控制半导体晶圆的减薄精度，减薄加工时不宜碎裂。
蓝宝石（直径略大于目标晶圆）作为载片与砷化镓晶圆键合 键合片粘附于陶瓷磨盘
常用蓝宝石载片规格（点击可在线购买）：
直径：直径104mm
粗糙度 Ra：<0.5nm（双面CMP抛光）
全平面厚度差 TTV：<5um
直径：直径156mm/159mm
粗糙度 Ra：<0.5nm（双面CMP抛光）
全平面厚度差 TTV：<5um/<1um
* 更多规格请下载《产品手册》或 联系客服
蓝宝石作为光学元件、异形结构件材料的应用
蓝宝石晶体具有硬度高，透光性好，热传导性、电气绝缘性、力学机械性能好，化学性质稳定，耐磨和抗风蚀的特点，可应用于各种民用、军用领域的高强度窗口材料，微波电子管介质材料，超声波传导元件，延迟线，波导激光器腔体及精密仪器轴承、坩埚材料、天平刀口等光学元件、机械结构件。
蓝宝石物化性质：
晶体结构 六方晶格 a=4.76Å c=12.99Å，熔点 2053℃，密度 3.98g/cm3，硬度 9(莫氏)
线性热膨胀系数：6.7x10-6/°C 平行于 С 轴，5.0x10-6/°C 垂直于 С 轴
热导率：46.06@0℃25.12@100℃,12.56@400℃(W/(m.k))
热容：0.10(cal/℃)
折射率 1.762-1.770，双折射 0.008~0.010，中短波红外光透过率 ≥85%
介电常数 9.4@300K A 轴~11.58@300K C 轴
不溶于水，不受酸、碱腐蚀，300℃可为氢氟酸、磷酸和熔化的氢氧化钾侵蚀。
*蓝宝石异形件多为按图纸定制加工，请联系客服询价
