高纯氧化铝：小小粉末扛起千亿LED产业！

高纯氧化铝粉体是指纯度在99.99%以上、粒度均匀的超微细氧化铝粉体材料，由于其优良的物理、化学、光学、力学和热学等性能而发展成为二十一世纪新材料中产量最大、产值最高、用途最广的尖端材料之一，在化工、电子、机械、特种陶瓷等众多领域都有广泛的应用。

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LED蓝宝石衬底是高纯氧化铝的代表性应用

LED是世界照明行业的发展趋势，据TrendForce集邦咨询数据，2024年全球LED照明市场规模约达至609亿美元（4000多亿元人民币）。LED芯片是通过外延技术将一层层材料变成气态，沉积在一个基底上。LED用衬底材料主要包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底及硅衬底三种，其中蓝宝石衬底因为在加工方法和加工成本等方面与另两种衬底材料相比都有很大的优势而应用最为广泛。

蓝宝石与三种常用衬底材料的性能比较

蓝宝石衬底的优势主要表现在制备技术成熟、器件稳定、透光率较好、不吸收可见光、价格适中等。目前全球80%的LED企业釆用蓝宝石作为衬底材料。

蓝宝石单晶即α-A2lO3单晶，是一种简单配位型氧化物晶体。蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，具有强度高、硬度大、耐冲刷等特点，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作。近年来，随着现代科学技术的发展，对蓝宝石晶体材料的尺寸和质量不断提出新的要求。作为生产蓝宝石衬底材料用的氧化铝的需求也不断增长，市场前景广阔。

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蓝宝石生长需要什么样的氧化铝？

LED用于生长蓝宝石单晶的原料是高纯氧化铝微粉，但是由于微粉状的氧化铝颗粒堆积密度较小（一般小于1g/cm3），导致单炉装料量小，影响生产效率，因此在实际生产中一般先通过处理使氧化铝粉体致密化，即处理为颗粒料、饼料或结晶料，装料后采用泡生法、提拉法、热交换法等生长蓝宝石单晶。

（1）高纯氧化铝颗粒料是通过将晶粒混入高纯前驱体（勃姆石、氢氧化铝等）之后再煅烧获得。

颗粒料，来源：重庆任丙科技

（2）高纯氧化铝饼料是最常见的处理方法，这种饼料致密度更高，填装更加方便。主要包括混料、压制成型和烧结三个步骤制得。

（3）高纯氧化铝结晶料是利用焰熔法或冷坩埚下降法，使氧化铝粉体生长成白色半透明状的晶体块料。

来源：重庆任丙科技

影响蓝宝石单晶衬底材料性能的关键因素是原料氧化铝粉体的杂质含量、粒径尺寸、粒度范围，其中，原料氧化铝粉的纯度越高对蓝宝石单晶衬底材料性能越有利。生产中一般采用99.999%以上高纯氧化铝粉体作为生长蓝宝石单晶的原料。

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