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藍寶石襯底(藍線)和石英涂層襯底(灰色線)的光學傳輸比較。
發布時間:2021-12-13 10:27:50      點擊次數:3919

當需要在紫外線(200納米以上)或紅外線(5微米以下)范圍內進行光學傳輸時,藍寶石襯底非常適合使用,而不是玻璃基板。低溫光學測量也將受益于藍寶石基質的高導熱性,它們也可以用于高達2300K的高溫環境

產品規格

我(wo)們(men)提(ti)供具(ju)有三種不(bu)同表面光(guang)潔度(du)的(de)(de)藍(lan)寶石基(ji)質。我(wo)們(men)的(de)(de)“標準”藍(lan)寶石襯底已(yi)被(bei)拋光(guang)到60/40劃(hua)痕(hen)挖掘的(de)(de)表面質量,RMS粗糙度(du)約(yue)為(wei)0.3納(na)米(mi),適用于(yu)大多(duo)數(shu)應(ying)用(包括光(guang)譜或薄膜沉(chen)積)。

相比(bi)之下,我們的“超光滑”藍(lan)寶石襯底已被拋光到10/5劃痕挖掘(jue)的表面(mian)質(zhi)量,RMS粗糙度約為0.1納米(mi),適用(yong)于涉(she)及原(yuan)子力顯微鏡、2D材料或表面(mian)質(zhi)量至關重(zhong)要的任何應(ying)用(yong)。

我(wo)們還儲(chu)備了具有“粗糙”表(biao)面光(guang)潔度的(de)藍寶石(shi)(盡管仍然比大多數玻璃基板光(guang)滑),其(qi)劃痕率(lv)高于80/50,RMS粗糙度略高,約為(wei)0.7納米。如果(guo)您(nin)不擔心少量的(de)光(guang)學散射,這些基板是理想(xiang)的(de)。

 

屬性

標準

超光滑

粗糙
基板尺寸20毫米x15毫米20毫(hao)米(mi)x15毫(hao)米(mi)20毫(hao)米x15毫(hao)米
厚度1.1毫米1.1毫米1.1毫(hao)米
材料合成藍寶石合成藍寶(bao)石合成(cheng)藍寶石
表面光潔度(劃痕挖掘)60/40(兩面拋光)10/5(兩面拋光)優(you)于80/50(兩面拋光)
表面粗糙度(RMS)~0.3納米~0.1納米~0.7納(na)米
表面方向C 型飛機C 型飛機C 型(xing)飛機
應用程序紫外線/光學/NIR光譜原子力顯微鏡,2D材料基板紫外(wai)線(xian)/光學/NIR光譜


藍寶石基質表面的原子力顯微鏡圖像。左:“標準”表面光潔度(劃痕-挖掘60/40)。中心:“超光滑”表面光潔度(劃痕挖掘10/5)。右:“粗糙”表面光潔度(刮擦挖掘比80/50更好)。


浮玻璃和藍寶石的比較

屬性

浮動玻璃

藍寶石

硬度(Mohs)

5.5

9

密度(克/厘米3

~2.5

3.975

壓縮強度(MPa)

1000

2000 年

傳輸窗口(nm)

~350-2000

~200-5000

折射率n(k)

300納米

600納米

2000納米

5000納米

 

1.55(5.0×10-5

1.52(4.5×10-7

1.50(4.4×10-6

1.39(3.0×10-3

 

1.91(1.7×10-8

1.76(2.0×10-8

1.74(2.5×10-8

1.62(3.1×10-8

導熱系數(W/m.K)

30K

300 K

 

0.2

0.9

 

10000

40

熔點(K)

950

2300

比熱容量(J/K.kg)

870

750


化學性質

藍寶石是氧化鋁(Al2O3)的一種結晶形式。它由Al3+陽離子和O2陰(yin)離子組成,排列在六邊形晶(jing)格中。它對酸和(he)堿(包括氫(qing)氟酸)極其不(bu)反應和(he)耐化學。

機械屬性

藍(lan)寶石(shi)的硬(ying)度特別高,莫的硬(ying)度為9,僅次(ci)于鉆石(shi)(硬(ying)度為10)。相比之下,玻(bo)璃的硬(ying)度約為5.5。這使它非(fei)常(chang)耐刮傷。

 

藍寶石的晶體結構(左)有許多對稱平面(右),材料的性能略有不同。

光學屬性

藍(lan)寶石是雙折(zhe)射的,這意味著其(qi)折(zhe)射率取決于光在(zai)晶(jing)體中(zhong)的傳播方向(xiang)及(ji)其(qi)極化(hua)。雖然雙折(zhe)射在(zai)各(ge)種(zhong)光學(xue)元件(jian)中(zhong)都有用(yong)(yong)途,但(dan)在(zai)用(yong)(yong)于光學(xue)測量(liang)的襯(chen)底中(zhong)通(tong)常不(bu)受歡迎。

為了克(ke)服(fu)這(zhe)一點(dian),我們的(de)(de)藍(lan)寶石(shi)沿著C平面切割,消除(chu)了正常事(shi)件光(guang)的(de)(de)偏振依賴雙折射(she)。藍(lan)寶石(shi)對200納米(mi)至(zhi)5微米(mi)之間的(de)(de)光(guang)波(bo)長是(shi)透(tou)明的(de)(de),是(shi)紫外線和近紅(hong)外/中紅(hong)外應用的(de)(de)絕佳選擇。藍(lan)寶石(shi)在(zai)可見光(guang)譜中的(de)(de)折射(she)率約為1.76。

以下是(shi)我們藍(lan)(lan)寶(bao)石襯(chen)底和石英(ying)涂層玻璃襯(chen)底之(zhi)間(jian)的(de)(de)光學傳(chuan)(chuan)輸(shu)比(bi)較(jiao),顯示了(le)藍(lan)(lan)寶(bao)石卓(zhuo)越的(de)(de)紫外(wai)線傳(chuan)(chuan)輸(shu)。注:藍(lan)(lan)寶(bao)石在(zai)350nm-1000nm的(de)(de)波(bo)長范(fan)圍內傳(chuan)(chuan)輸(shu)較(jiao)低,原因是(shi)其較(jiao)高的(de)(de)實際折(zhe)射率(n)導致入射光在(zai)空氣-基板界面(mian)的(de)(de)反射更大。

藍寶石襯底(藍線)和石英涂層襯底(灰色線)的光學傳輸比較。

熱屬性

藍寶石在室溫下的高導熱系數約為40 W/m.K。這幾乎是玻璃的50倍,也是不銹鋼的兩倍。隨(sui)著(zhu)溫度的降低,這個值增加到~10000 W/m.K。這(zhe)使(shi)得(de)藍寶石非常適合低溫(wen)光學測量,因為低溫(wen)測量需要樣品(pin)和(he)恒溫(wen)器之(zhi)間的熱平衡。它還適用于(yu)2300K的高溫(wen)環境。我們的藍寶石襯底(di)被拋光到光學質量,RMS粗(cu)糙(cao)度明顯低于(yu)我們的玻璃基板。


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