蓝宝石晶体的主要原料课件

5N高高纯氧化氧化铝蓝宝石宝石长晶晶原料原料公司名称：宣城晶瑞新材料有限公司公司名称：宣城晶瑞新材料有限公司 杭州万景新材料有限公司杭州万景新材料有限公司地地 址：宣城宣州经济开发区北区址：宣城宣州经济开发区北区5N高高纯纯氧化氧化铝铝 蓝蓝宝石宝石长长晶原料公司名称：宣晶原料公司名称：宣目录目录蓝宝石的介绍蓝宝石晶体的主要原料及其生产方法蓝宝石蓝宝石LED产业链结构产业链结构 蓝宝石晶体的主要用途宣城晶瑞生产5N高纯氧化铝的方法及优势目目录蓝录蓝宝石的介宝石的介绍蓝绍蓝宝石晶体的主要原料及其生宝石晶体的主要原料及其生产产方法方法蓝蓝宝石宝石LED一、蓝宝石的介绍一、蓝宝石的介绍蓝宝石蓝宝石(Sapphire)是一是一种氧化铝种氧化铝(-Al2O3)的的单晶，又称为刚玉。单晶，又称为刚玉。宣城晶瑞新材料有限公司蓝宝石作为一种重要的蓝宝石作为一种重要的技术晶体，已被广泛地技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。与民用工业的许多领域。一、一、蓝蓝宝石的介宝石的介绍蓝绍蓝宝石宝石(Sapphire)是一种氧化是一种氧化铝铝(-蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近耐冲刷，可在接近20002000高温的恶劣条高温的恶劣条件下工作件下工作。蓝宝石晶体具有独特的晶格结构、优异蓝宝石晶体具有独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能。的力学性能、良好的热学性能。1.蓝宝石的主要性质蓝宝石的主要性质宣城晶瑞新材料有限公司蓝蓝宝石晶体具有宝石晶体具有优优异的光学性能、机械性能和化学异的光学性能、机械性能和化学稳稳定性，定性，强强度高、度高、广泛的应用于红外军事装置、卫星空广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料间技术、高强度激光的窗口材料。成为实际应用的半导体成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极发光二极管管(LED)、大规模集成电路、大规模集成电路SOI和和SOS及超及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。应用之一：应用之一：应用之二：应用之二：2.蓝宝石的广泛应用蓝宝石的广泛应用宣城晶瑞新材料有限公司广泛的广泛的应应用于用于红红外外军军事装置、事装置、卫卫星空星空间间技技术术、高、高强强度激光的窗口材料度激光的窗口材料2008-2011全球蓝宝石衬底年用量（单位：万片）全球蓝宝石衬底年用量（单位：万片）3.蓝宝石的需求实例蓝宝石的需求实例2008年蓝宝石衬底用量仅200万片；2009年下半年，蓝宝石衬底的月用量有150万片，全年用量在1600万片左右；2010年，蓝宝石的用量达到4400万片左右；预计2011年全年的蓝宝石衬底用量在9000万片左右。宣城晶瑞新材料有限公司2008-2011 全球全球蓝蓝宝石宝石衬衬底年用量（底年用量（单单位：万片）位：万片）3.蓝蓝宝宝高纯氧化铝高纯氧化铝 晶棒晶棒 基片基片 晶粒晶粒 LED 封装封装二、蓝宝石二、蓝宝石LED的产业结构的产业结构金金 属属 蒸蒸 镀镀 光光 刻刻 电电 极极 制制 作作 切切 割割固固 晶晶 打打 线线 注注 塑塑 封封 装装 剪剪 脚脚 测测 试试宣城晶瑞新材料有限公司高高纯纯氧化氧化铝铝 晶棒晶棒 基片基片 晶粒晶粒 LED 封装二、封装二、蓝蓝宝宝长晶后晶体长晶后晶体掏棒后的晶棒掏棒后的晶棒 蓝宝石衬底基片蓝宝石衬底基片 晶粒晶粒LED产品产品宣城晶瑞新材料有限公司长长晶后晶体掏棒后的晶棒晶后晶体掏棒后的晶棒 蓝蓝宝石宝石衬衬底基片底基片 晶粒晶粒LED产产品宣城晶品宣城晶1用于半导体照明产业用于半导体照明产业2用于民用航天、军工等用于民用航天、军工等3蓝宝石晶体在民用领域的应用蓝宝石晶体在民用领域的应用三、蓝宝石的主要用途三、蓝宝石的主要用途宣城晶瑞新材料有限公司1用于半用于半导导体照明体照明产业产业2用于民用航天、用于民用航天、军军工等工等3蓝蓝宝石晶体在民用宝石晶体在民用1.蓝宝石用于半导体照明产业蓝宝石用于半导体照明产业特点及优势特点及优势 LED能使发光效率提高近10倍，寿命是传统灯具的20倍以上，兼有绿色、环保等优点。目前能用于商品化的衬底只有两种，即蓝宝石和碳化硅衬底。目前全球80%LED企业采用蓝宝石衬底，其原因是碳化硅价格昂贵。宣城晶瑞新材料有限公司1.蓝蓝宝石用于半宝石用于半导导体照明体照明产业产业特点及特点及优势优势 LED能使能使发发光效率提光效率提日本在日本在日本在日本在1998199819981998年就制定了年就制定了年就制定了年就制定了“21212121世纪光计划世纪光计划世纪光计划世纪光计划”欧盟从欧盟从欧盟从欧盟从2000200020002000年年年年7 7 7 7月，实月，实月，实月，实施了施了施了施了“彩虹计划彩虹计划彩虹计划彩虹计划”，在，在，在，在此基础上，与此基础上，与此基础上，与此基础上，与2004200420042004年年年年7 7 7 7月又启动了月又启动了月又启动了月又启动了“固态照明固态照明固态照明固态照明研究项目研究项目研究项目研究项目”，成立了，成立了，成立了，成立了“欧盟光电产业联盟欧盟光电产业联盟欧盟光电产业联盟欧盟光电产业联盟”。韩国在韩国在韩国在韩国在2000200020002000年制定了年制定了年制定了年制定了“氮化镓半导体开发氮化镓半导体开发氮化镓半导体开发氮化镓半导体开发计划计划计划计划”，成立了光产，成立了光产，成立了光产，成立了光产业振兴会。业振兴会。业振兴会。业振兴会。LEDLED是新一代光是新一代光源，被公认为源，被公认为是是2121世纪最具世纪最具发展前景的高发展前景的高技术领域。目技术领域。目前，世界各个前，世界各个主要国家和地主要国家和地区纷纷制定区纷纷制定LEDLED技术与产业发技术与产业发展计划。展计划。美国在美国在美国在美国在2001200120012001年启动的年启动的年启动的年启动的“下一代照明计划下一代照明计划下一代照明计划下一代照明计划（NGLINGLINGLINGLI）”及及及及2002200220022002年年年年设立的设立的设立的设立的“国家半导体国家半导体国家半导体国家半导体照明研究计划照明研究计划照明研究计划照明研究计划”列入列入列入列入了能源法案。了能源法案。了能源法案。了能源法案。中国在中国在中国在中国在2003200320032003年年年年6 6 6 6月月月月17171717日正式启动了日正式启动了日正式启动了日正式启动了“国家国家国家国家半导体照明计划半导体照明计划半导体照明计划半导体照明计划”。2006200620062006年年年年10101010月，中国科月，中国科月，中国科月，中国科技部启动技部启动技部启动技部启动“十一五十一五十一五十一五”半导体照明工程半导体照明工程半导体照明工程半导体照明工程“863”863”863”863”计划，对半导计划，对半导计划，对半导计划，对半导体照明产业以更大的体照明产业以更大的体照明产业以更大的体照明产业以更大的支持。支持。支持。支持。四、世界各国的四、世界各国的LED产业政策产业政策宣城晶瑞新材料有限公司日本在日本在1998年就制定了年就制定了“21世世纪纪光光计计划划”欧盟从欧盟从2000年年7五、全球照明政策五、全球照明政策日本日本2013年年中国中国 2017俄俄罗斯斯英英国国 2012年年法国法国2012年年澳大利澳大利亚 2011年年加拿大加拿大2013年年美美国国2014年年 在各国在各国LED照明政策的推动下，白炽照明政策的推动下，白炽灯的淘汰已经在进行。白炽灯禁用法灯的淘汰已经在进行。白炽灯禁用法律已经在全球开始实行。律已经在全球开始实行。2011年：阿根廷、澳大利亚、新西年：阿根廷、澳大利亚、新西兰、法国、意大利和菲律宾生效；兰、法国、意大利和菲律宾生效；2012年：英国、芬兰、荷兰生效；年：英国、芬兰、荷兰生效；2013年：在日本和加拿大生效；年：在日本和加拿大生效；2014年：在美国生效；年：在美国生效；2017年：在中国生效。年：在中国生效。五、全球照明政策日本五、全球照明政策日本2013年中国年中国 2017俄俄罗罗斯英国斯英国 20 宣城晶瑞新材料有限公司六、蓝宝石在半导体照明产业的应用六、蓝宝石在半导体照明产业的应用宣城晶瑞宣城晶瑞5N高高纯氧氧化化铝笔笔记本本电脑ADD CONTENTS液晶液晶电视ADD CONTENTS照明照明手机手机显示器示器的背光源的背光源 宣城晶瑞新材料有限公司六、宣城晶瑞新材料有限公司六、蓝蓝宝石在半宝石在半导导体照明体照明产业产业的的应应用用LED在照明方面的需求实例在照明方面的需求实例2010年全球年全球LED用量（单位：亿颗）用量（单位：亿颗）1998年手机开始使用高亮年手机开始使用高亮度度LED作为手机显示屏的背作为手机显示屏的背光源；光源；2010年手机市场对于年手机市场对于LED的需求量有的需求量有76.8亿颗。亿颗。2010年年LEDTV对于对于LED的的需求量在需求量在111148亿颗之间。亿颗之间。2010年年LED背光的笔记本背光的笔记本电脑对于电脑对于LED芯片的需求量芯片的需求量大概在大概在76亿颗。亿颗。2010年，年，LED照明灯对于照明灯对于LED芯片需求量大概在芯片需求量大概在110.4亿颗。亿颗。宣城晶瑞新材料有限公司LED在照明方面的需求在照明方面的需求实实例例2010年全球年全球LED用量（用量（单单位：位：亿亿透波窗口、整透波窗口、整流罩、光电窗流罩、光电窗口、护板、陀口、护板、陀螺、耐磨轴承螺、耐磨轴承等部件。等部件。图1 光电跟踪系统蓝宝石窗口图2 蓝宝石晶体的整流罩应用2.蓝宝石应用于民用航天、军工等蓝宝石应用于民用航天、军工等 宣城晶瑞新材料有限公司透波窗口、整流罩、光透波窗口、整流罩、光电电窗口、窗口、护护板、陀螺、耐磨板、陀螺、耐磨轴轴承等部件。承等部件。图3战斗机光电吊舱 图4 潜基光电设备潜艇光电桅杆 军用光电设备，如：光电吊舱、光电跟踪仪、红外警戒系统、潜舰光电桅杆等。宣城晶瑞新材料有限公司 图图3战战斗机光斗机光电电吊吊舱舱 图图4 潜基光潜基光电设备电设备条码扫描仪的扫描窗口条码扫描仪的扫描窗口照相机外护镜头照相机外护镜头 永不磨损型雷达表的表蒙永不磨损型雷达表的表蒙 纺织工业的纤维导丝器纺织工业的纤维导丝器 1343.蓝宝石在民用领域的应用蓝宝石在民用领域的应用耐磨轴承耐磨轴承 25宣城晶瑞新材料有限公司条条码扫码扫描描仪仪的的扫扫描窗口照相机外描窗口照相机外护镜头护镜头 永不磨永不磨损损型雷达表的表蒙型雷达表的表蒙 四、蓝宝石晶体的主要原料四、蓝宝石晶体的主要原料生产蓝宝石晶体主要原料为5N高高纯氧化氧化铝。氧化铝原料纯度是最重要的参数，纯度5N的原料和4N6的长晶原理上说自然是杂质要少，可以减少一定的位错密度和显色等。宣城晶瑞新材料有限公司四、四、蓝蓝宝石晶体的主要原料生宝石晶体的主要原料生产蓝产蓝宝石晶体主要原料宝石晶体主要原料为为5N高高纯纯氧化氧化 目前国内生产高纯氧化铝的主流技术目前国内生产高纯氧化铝的主流技术 123多重结晶法多重结晶法：硫酸铝铵热解法和碳酸铝铵热解法硫酸铝铵热解法和碳酸铝铵热解法 醇盐水解法：异丙醇铝法和胆碱法醇盐水解法：异丙醇铝法和胆碱法 高纯氧化铝的生产方法高纯氧化铝的生产方法直直 接接 水水 解解 法法：铝铝 跟跟 水水 直直 接接 反反 应应 生生 成成 氢氢 氧氧 化化 铝铝，水水 解解过过程程在在全全密密闭闭有有机机内内衬衬环环境境中中进进行行，不不添添加加任任何何催化剂。催化剂。宣城晶瑞新材料有限公司 目前国内生目前国内生产产高高纯纯氧化氧化铝铝的主流技的主流技术术 123高高纯纯氧化氧化铝铝的的三三种种方法的比方法的比较比比 较较优优 点点缺缺 点点方方 法法多重多重结晶法结晶法硫酸铝铵硫酸铝铵热解法热解法 工艺较为简单，工艺较为简单，成本相对较低。成本相对较低。金属离子以及卤素元素难以金属离子以及卤素元素难以去除，纯度只能达到去除，纯度只能达到4N，且，且生产周期长，污染环境。生产周期长，污染环境。碳酸铝铵碳酸铝铵热解法热解法 无污染，无污染，工艺较为简单。工艺较为简单。金属离子以及卤素元素难以金属离子以及卤素元素难以去除，纯度只能达到去除，纯度只能达到4N，增，增加了生产周期。加了生产周期。醇盐醇盐水解法水解法异丙醇铝法异丙醇铝法 纯度高，粒径小。纯度高，粒径小。工艺复杂，生产成本高。工艺复杂，生产成本高。胆碱法胆碱法 反应温和，无污染，反应温和，无污染，成本相对较低。成本相对较低。无法做出高纯的产品。无法做出高纯的产品。直接水解法直接水解法 工艺简单，工艺简单，无污染，成本低。无污染，成本低。无法提纯，只能做出无法提纯，只能做出4N高纯氧化铝生产方法的比较高纯氧化铝生产方法的比较宣城晶瑞新材料有限公司三种方法的比三种方法的比较较比比 较优较优 点缺点缺 点方点方 法多重硫酸法多重硫酸铝铵铝铵 生产工艺生产工艺-醇醇 铝铝 法法 99.999%铝锭铝锭+99.999%乙醇乙醇醇铝醇铝反应合成减压精馏 陶瓷膜分离提纯高纯有机醇铝高纯有机醇铝99.999%99.999%高纯氢氧化铝高纯氢氧化铝与水反应膜分离干燥煅烧高纯氧化铝粉高纯氧化铝粉99.999%99.999%造粒压块高纯氧化铝粒料高纯氧化铝粒料99.999%99.999%高纯氧化铝粒块高纯氧化铝粒块99.999%99.999%五、宣城晶瑞生产五、宣城晶瑞生产5N高纯氧化铝高纯氧化铝宣城晶瑞新材料有限公司生生产产工工艺艺-醇醇 铝铝 法法 99.999%铝锭铝锭+醇醇铝铝反反应应合成减合成减压压技术指标技术指标 型号型号 VK-L100GVK-L100KVK-L100Q晶型 aaa外观白色疏松粉末白色块状白色颗粒平均一次粒径(um)0.2-3-比表面积(m2/g)3-12-松散密度(g/cm3)0.4-0.1-0.8-1.5块密度(g/cm3)-3.2-3.9-Al2O3含量（）99.99999.99999.999Si (ppm)555Na (ppm)111Fe (ppm)111Ca (ppm)1 11Mg (ppm)111宣城晶瑞新材料有限公司技技术术指指标标 型号型号 VK-L100GVK-L100KVK-L10醇铝法工艺能得到高纯的氧化铝是由其多种提纯方法决定。醇铝法纯度比金属铝直接水解法、硫酸铝氨法、拜耳法高1-2个数量级。醇铝法用5个9金属铝块反应，因为金属铝和异丙醇丁醇、乙醇反应很快，不需要用刀具加工成铝粉末，这个就避免了用刀具加工带入铁的污染。第一：醇铝法的优势醇铝法的优势第二：第三：得到的金属乙醇铝异丙醇铝是金属有机化合物，可以在230-250度下精馏，可以去掉前馏分和底馏分杂质，收集主流段得到高纯的醇铝液体，精馏醇铝气化经过冷凝得到液体。被蒸馏的物料其中即使有铁、镍、硅、铜等杂质也不会气化，而是留在了釜底，这样就提纯了产品，这个是其他工艺没法做到的。乙醇铝精馏后在230度进行陶瓷膜（5个9氧化铝陶瓷膜提纯）分离提纯，除去钾钠锌等杂质，进一步提纯。经过了两道提纯。宣城晶瑞新材料有限公司醇醇铝铝法工法工艺艺能得到高能得到高纯纯的氧化的氧化铝铝是由其多种提是由其多种提纯纯方法决定。醇方法决定。醇铝铝法法纯纯v目前，多个研究机构、公司使用目前，多个研究机构、公司使用 宣城晶瑞宣城晶瑞VK-L100K,VK-L100G型号的型号的 5N高纯氧化铝都长出了优质大尺寸蓝宝石晶体。高纯氧化铝都长出了优质大尺寸蓝宝石晶体。宣城晶瑞醇铝法生产的宣城晶瑞醇铝法生产的5N高纯氧化铝的应用高纯氧化铝的应用宣城晶瑞新材料有限公司宣城晶瑞醇宣城晶瑞醇铝铝法生法生产产的的5N高高纯纯氧化氧化铝铝的的应应用宣城晶瑞新材料有限用宣城晶瑞新材料有限 谢谢大家谢谢大家Thanks for your Thanks for your attentionattention 宣城晶瑞新材料有限公司 谢谢谢谢大家宣城晶瑞新材料有限公司大家宣城晶瑞新材料有限公司