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蓝宝石衬底(蓝线)和石英涂层衬底(灰色线)的光学传输比较。
发布时间:2021-12-13 10:27:50      点击次数:226

当需要在紫外线(200纳米以上)或红外线(5微米以下)范围内进行光学传输时,蓝宝石衬底非常适合使用,而不是玻璃基板。低温光学测量也将受益于蓝宝石基质的高导热性,它们也可以用于高达2300K的高温环境

产品规格

我们提供具有三种不同表面光洁度的蓝宝石基质。我们的“标准”蓝宝石衬底已被抛光到60/40划痕挖掘的表面质量,RMS粗糙度约为0.3纳米,适用于大多数应用(包括光谱或薄膜沉积)。

相比之下,我们的“超光滑”蓝宝石衬底已被抛光到10/5划痕挖掘的表面质量,RMS粗糙度约为0.1纳米,适用于涉及原子力显微镜、2D材料或表面质量至关重要的任何应用。

我们还储备了具有“粗糙”表面光洁度的蓝宝石(尽管仍然比大多数玻璃基板光滑),其划痕率高于80/50,RMS粗糙度略高,约为0.7纳米。如果您不担心少量的光学散射,这些基板是理想的。

 

属性

标准

超光滑

粗糙
基板尺寸20毫米x15毫米20毫米x15毫米20毫米x15毫米
厚度1.1毫米1.1毫米1.1毫米
材料合成蓝宝石合成蓝宝石合成蓝宝石
表面光洁度(划痕挖掘)60/40(两面抛光)10/5(两面抛光)优于80/50(两面抛光)
表面粗糙度(RMS)~0.3纳米~0.1纳米~0.7纳米
表面方向C 型飞机C 型飞机C 型飞机
应用程序紫外线/光学/NIR光谱原子力显微镜,2D材料基板紫外线/光学/NIR光谱


蓝宝石基板AFM
蓝宝石基质表面的原子力显微镜图像。左:“标准”表面光洁度(划痕-挖掘60/40)。中心:“超光滑”表面光洁度(划痕挖掘10/5)。右:“粗糙”表面光洁度(刮擦挖掘比80/50更好)。


浮玻璃和蓝宝石的比较

属性

浮动玻璃

蓝宝石

硬度(Mohs)

5.5

9

密度(克/厘米3

~2.5

3.975

压缩强度(MPa)

1000

2000 年

传输窗口(nm)

~350-2000

~200-5000

折射率n(k)

300纳米

600纳米

2000纳米

5000纳米

 

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

导热系数(W/m.K)

30K

300 K

 

0.2

0.9

 

10000

40

熔点(K)

950

2300

比热容量(J/K.kg)

870

750


化学性质

蓝宝石是氧化铝(Al2O3)的一种结晶形式。它由Al3+阳离子和O2阴离子组成,排列在六边形晶格中。它对酸和碱(包括氢氟酸)极其不反应和耐化学。

机械属性

蓝宝石的硬度特别高,莫的硬度为9,仅次于钻石(硬度为10)。相比之下,玻璃的硬度约为5.5。这使它非常耐刮伤。

 

蓝宝石晶体结构平面
蓝宝石的晶体结构(左)有许多对称平面(右),材料的性能略有不同。

光学属性

蓝宝石是双折射的,这意味着其折射率取决于光在晶体中的传播方向及其极化。虽然双折射在各种光学元件中都有用途,但在用于光学测量的衬底中通常不受欢迎。

为了克服这一点,我们的蓝宝石沿着C平面切割,消除了正常事件光的偏振依赖双折射。蓝宝石对200纳米至5微米之间的光波长是透明的,是紫外线和近红外/中红外应用的绝佳选择。蓝宝石在可见光谱中的折射率约为1.76。

以下是我们蓝宝石衬底和石英涂层玻璃衬底之间的光学传输比较,显示了蓝宝石卓越的紫外线传输。注:蓝宝石在350nm-1000nm的波长范围内传输较低,原因是其较高的实际折射率(n)导致入射光在空气-基板界面的反射更大。

蓝宝石光学传输光谱
蓝宝石衬底(蓝线)和石英涂层衬底(灰色线)的光学传输比较。

热属性

蓝宝石在室温下的高导热系数约为40 W/m.K。这几乎是玻璃的50倍,也是不锈钢的两倍。随着温度的降低,这个值增加到~10000 W/m.K。这使得蓝宝石非常适合低温光学测量,因为低温测量需要样品和恒温器之间的热平衡。它还适用于2300K的高温环境。我们的蓝宝石衬底被抛光到光学质量,RMS粗糙度明显低于我们的玻璃基板。


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