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近日，南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院光電晶體與器件實驗室成功培育了“青蓮紫”色藍(lán)寶石，即三氧化二鋁（Al2O3）單晶。
“青蓮紫”色藍(lán)寶石原石 南開大學(xué)供圖
三氧化二鋁單晶熔點高達(dá)2000多度、礦物莫氏硬度僅次于鉆石，不同成分的三氧化二鋁單晶呈現(xiàn)不同的顏色，除紅色單晶被稱為紅寶石外，其它顏色均稱為藍(lán)寶石。藍(lán)寶石和紅寶石都是名貴的寶石材料，同時又是重要的光電功能晶體材料，世界第一臺激光器就是采用摻鉻氧化鋁單晶作為激光增益介質(zhì)，在半導(dǎo)體照明、探測器、激光、醫(yī)療等領(lǐng)域藍(lán)寶石已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。
紫色藍(lán)寶石自然界極為罕見，而紫色通常寓意尊貴，高品質(zhì)紫色系藍(lán)寶石市場供給不足、價格昂貴。接近“青蓮紫”色的礦物寶石尚未見到報道。實驗室培育“青蓮紫”色藍(lán)寶石時，需要在2000 以上高溫下長時間合成，寶石內(nèi)著色元素復(fù)雜、濃度高，需要極其昂貴的耐高溫銥金坩堝，工藝技術(shù)復(fù)雜，成品率低，成本高昂。
南開大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院光電晶體與器件實驗室在長期從事高性能光電晶體培育的基礎(chǔ)上，聯(lián)合企業(yè)共同開展技術(shù)攻關(guān)，解決了晶體培育裝備、熱場設(shè)計、晶體生長工藝、色度控制以及缺陷控制等系列關(guān)鍵技術(shù)，成功實現(xiàn)了“青蓮紫”寶石的高質(zhì)量培育，原石約15930克拉。
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