南開大學培育“青蓮紫”藍寶石 實現“青蓮紫”寶石高質量培育

紫色藍寶石在自然界極為罕見，高品質紫色系藍寶石市場供給不足、價格昂貴。同時藍寶石又是重要的光電功能晶體材料，被廣泛應用在半導體照明、探測器、激光、醫療等領域。近日，南開大學物理科學學院光電晶體與器件實驗室成功培育了“青蓮紫”色藍寶石，即三氧化二鋁單晶。

據介紹，三氧化二鋁單晶熔點高達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不同的顏色，除紅色單晶被稱為紅寶石外，其他顏色均稱為藍寶石。

藍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。

在紫色藍寶石中，“青蓮紫”的色度為CMYK(10,60,0,49)、RGB(116,52,129))，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”色藍寶石時，需要在2000℃以上高溫下長時間合成，寶石內著色元素復雜、濃度高，需要極其昂貴的耐高溫銥金坩堝，工藝技術復雜，成品率低，成本高昂。

南開大學物理科學學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上，聯合匯友閣(天津)文化傳播有限公司等共同開展技術攻關，解決了晶體培育裝備、熱場設計、晶體生長工藝、色度控制以及缺陷控制等系列關鍵技術，成功實現了“青蓮紫”寶石的高質量培育，原石約15930克拉。

眾所周知，“青蓮紫”是南開大學的校色，體現的是南開人“出污泥而不染、濯清漣而不妖”的君子品格，也有“紫氣東來”祥瑞寓意。今年恰逢南開大學物理學科100周年華誕，光電晶體與器件實驗室聯合合作單位將“青蓮紫”藍寶石原石捐贈給南開大學物理科學學院，旨在為南開物理百年華誕獻上賀禮。(科技日報記者 陳曦 通訊員 孫軍)

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