第一節(jié) 產(chǎn)品定義及應(yīng)用特點

一、產(chǎn)品定義

光學(xué)水晶，英文名稱optic quartz，用作各種光學(xué)材料和鏡片的水晶。光學(xué)水晶用來制作光學(xué)系統(tǒng)中的零件，如濾光片、窗口、棱鏡、旋光片等。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、監(jiān)視器、可視電話、帶攝像功能的手機以及光纖通訊等領(lǐng)域。

二、應(yīng)用特點

光學(xué)水晶廣泛用于光電子產(chǎn)業(yè)及各類新型光學(xué)電子元器件領(lǐng)域，由于用途的差異，對其品質(zhì)的要求也有少許差別。如用于制造石英折射計、紅外線 分析 窗口、光譜儀等，要求無色透明、無巴西雙晶和裂縫等；若用于制作眼鏡片，則要求透明，無包體和裂隙，但可以是無色，也可以是煙色和黑色。

第二節(jié) 光學(xué)水晶 行業(yè) 發(fā)展歷程

光學(xué)水晶 行業(yè) 的發(fā)展，是和整個晶體產(chǎn)業(yè)的生長設(shè)備密切相關(guān)的。我國人工晶體材料工業(yè)經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，在廣大科技工作者的共同努力下，取得了巨大的成就，已具有較高的技術(shù)水平和較大的生產(chǎn)能力，而為之配套服務(wù)的晶體生長設(shè)備—單晶爐也隨之得到了飛速的發(fā)展。在40多年的發(fā)展過程中，緊跟國際先進技術(shù)，使我國的晶體生長設(shè)備從無到有、從小到大、從單一品種到多品種系列化，一步一個腳印地發(fā)展壯大起來。

1、半導(dǎo)體硅材料生長設(shè)備

1961年，在中國科學(xué)院半導(dǎo)體物理所林蘭英院士的親自指導(dǎo)下，北京機械學(xué)院工廠（西安理工大學(xué)工廠的前身）的技術(shù)人員與半導(dǎo)體物理所的技術(shù)人員共同研制出了我國第一臺人工晶體生長設(shè)備—TDK-36型單晶爐，并且成功拉制出了我國第一根無位錯的硅單晶，單晶質(zhì)量接近當(dāng)時的國際先進水平，TDK-36型單晶爐榮獲國家級新產(chǎn)品獎。TDK-36型單晶爐投料量只有1kg，拉制單晶直徑Φ35mm。1973年開發(fā)了TDR-40型單晶爐，投料量3kg，單晶直徑Φ50mm。1978年，開發(fā)了TDR-50型單晶爐，投料量12kg，拉制單晶直徑Φ75mm。

20世紀(jì)80年代后期，我國半導(dǎo)體材料工業(yè)迅速發(fā)展，國內(nèi)半導(dǎo)體材料制造廠家大量引進美國KAYEX--CG3000型軟軸提拉單晶爐。為滿足我國半導(dǎo)體材料工業(yè)不斷發(fā)展的需要，1988年西安理工大學(xué)工廠承擔(dān)了國家“七五”科技攻關(guān)項目，研制成功了TDR-62系列軟軸單晶爐，投料量增至30kg，拉制單晶直徑Φ125mm。該爐型采用軟軸提拉機構(gòu)，大大降低了設(shè)備高度。等徑控制采用IRCON光學(xué)高溫計、計算機對直徑信號進行控制。我國區(qū)熔硅單晶的發(fā)展也非?？欤貏e是3-4寸區(qū)熔硅單晶的需求量在不斷上升，為此，1989年我們研制成功TDL-FZ35型區(qū)熔爐，用以生產(chǎn)功率器件所需3～4寸的高質(zhì)量硅單晶。該設(shè)備設(shè)置有晶體夾持機構(gòu)，以保證穩(wěn)定生長3-4寸單晶。在該設(shè)備中首次采用了大直徑焊接波紋管副室結(jié)構(gòu)，傳動部件采用精密滾動絲杠、直線運動導(dǎo)軌、直流力矩機等精密傳動機構(gòu)，提高了整機的運動穩(wěn)定性。其各項指標(biāo)均達(dá)到國際先進水平，到目前為止仍是國內(nèi)3-4寸區(qū)熔硅單晶的主要生長設(shè)備。為了滿足市場對6-8寸的需求，1996年開發(fā)生產(chǎn)了TDR-80型直拉硅單晶爐，該爐型1997年通過部級鑒定，1998年榮獲國家經(jīng)貿(mào)委頒發(fā)的國家級新產(chǎn)品獎。1997年開發(fā)生產(chǎn)了TDR-70A（B）型直拉硅單晶爐，投料量達(dá)到60kg，拉制單晶直徑Φ150mm。

目前國內(nèi)半導(dǎo)體硅材料生長設(shè)備主要是國產(chǎn)的tdr-62系列軟軸單晶爐，tdr-70a（b）、tdr-80型直拉硅單晶爐，美國的cg3000、cg6000型單晶爐和美國kayex150型單晶爐，另外，有少量的德國設(shè)備和日本設(shè)備。

2、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料生長設(shè)備

我國Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料的發(fā)展從無到有已經(jīng)發(fā)展構(gòu)比較簡單、性能比較落后。1985年前后，國內(nèi)陸續(xù)引進了英國和法國的高壓單晶爐，生產(chǎn)2″的砷化鎵單晶。但由于進口設(shè)備價格相當(dāng)昂貴，使得大部分生產(chǎn)廠家望塵莫及。為了滿足國內(nèi)對GaAs、InP等化合物半導(dǎo)體材料的需要，西安理工大學(xué)工廠于1991年開發(fā)成功了TDR-GY30系列高壓單晶爐(包括TDR-30型高壓單晶爐，TDR-30S三段式加熱型晶爐，TDR-30SC三段式加熱帶磁場型高壓單晶爐)，投料量4kg，拉制單晶直徑Φ75mm，滿足了當(dāng)時國內(nèi)市場的需求。同時，由于生長工藝的不同的要求，西安理工大學(xué)工廠還陸續(xù)開發(fā)了TDR-ZY40型、TDR-ZY40A型、TDR-ZY40B型系列中壓單晶爐，用于生長Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料。

Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料生長設(shè)備主要以國產(chǎn)的tdr-gy30系列高壓單晶爐、英國的ci358型高壓單晶爐和國產(chǎn)的tdr-40系列中壓單晶爐為主，另外有法國的高壓單晶爐和一些材料廠家自己生產(chǎn)的高壓單晶爐。

3、激光晶體和非線性光學(xué)晶體材料生長設(shè)備

我國激光晶體屬于穩(wěn)步發(fā)展情況，由小直徑發(fā)展到大直徑，從單一品種發(fā)展到現(xiàn)在的多品種，一些新型材料還具有我國自己的自主知識產(chǎn)權(quán)。使用的設(shè)備有TDL-J40型、SJ78-3型激光晶體爐。銻鎘汞、碲化鎘、BBO、LBO等氧化物晶體材料生長設(shè)備主要有SJ82-5型氧化物晶體爐、SJ82-6型化合物晶體爐、SJ83-7型晶體爐、SJ91-9型化合物生長設(shè)備、SJ92-10型氧化物生長設(shè)備等。特別是近幾年來，隨著我國人工晶體材料工業(yè)的飛速發(fā)展，對人工晶體生長設(shè)備的需求越來越迫切，對設(shè)備的性能要求也越來越高，由于人工晶體的種類繁多，生長工藝各不相同，因此，就要求有能夠滿足各類晶體生長工藝的設(shè)備。為了滿足我國人工晶體材料生長的需要，近幾年西安理工大學(xué)工廠陸續(xù)開發(fā)了TDL－J75型、TDL(R)－60型、TDL(R)－50型系列激光爐，TDR－Y50型、TDR－Y60型氧化物晶體爐、TDL－N60系列鈮酸鋰鉭酸鋰晶體爐、TDL－F40型釩酸釔晶體爐，TDL－FZ50型區(qū)域熔化提純爐等。

激光晶體和非線性光學(xué)晶體材料生長設(shè)備主要以國產(chǎn)設(shè)備為主，有少部分的進口設(shè)備（英國、法國）。激光晶體Al2O3、YAG等晶體）材料生長設(shè)備主要有TDL－J50型、TDL－J 60型、TDL－J75型以及TDL－J40型激光爐。另外，國內(nèi)一些材料生產(chǎn)廠家根據(jù)自己的工藝特點自制了大量的晶體生長設(shè)備，如山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室、中非人工晶體 研究 院、東方鉭業(yè)集團公司、德清華瑩電子有限公司等單位生產(chǎn)了經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠的多種晶體生長設(shè)備等。當(dāng)然，也有不少晶體材料生產(chǎn)廠家仍使用60年代、70年代的老設(shè)備及一些比較簡陋的設(shè)備進行生產(chǎn)，這些設(shè)備機械磨損嚴(yán)重，運動精度差，電器控制精度低，直接影響著晶體的質(zhì)量。




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