Новая технология, разработанная специалистами Южного научного центра РАН (г. Ростов-на-Дону) и Северо-Кавказского государственного технического университета (г. Ставрополь), позволила выращивать в промышленных масштабах высококачественные искусственные монокристаллы сапфира весом до 80 кг.

Сапфир обладает высочайшей стойкостью к тепловому воздействию (температура плавления сапфира 2050°С), по твёрдости уступает только алмазу, устойчив в кипящих растворах агрессивных кислот, обладает высокой оптической прозрачностью в широком диапазоне волн – от ультрафиолета до инфракрасного излучения. Благодаря этим качествам искусственные сапфиры уже несколько десятилетий применяют для изготовления линз, иллюминаторов космических аппаратов, сверхпрочных часовых стекол, в современной оптоэлектронике. Монокристаллы сапфира используются в жидкокристаллических телевизорах и дисплеях со светодиодной подсветкой. Энергосберегающие лампочки на основе таких светодиодов служат без потери яркости свечения в течение нескольких лет.

«Около 90% выращиваемых мире кристаллов имеют вес 30 кг. Эти технологии хорошо отработаны. Технологии СевкавГТУ и ЮНЦ РАН помогли увеличить объём кристалла и одновременно улучшить его качество», – говорит старший научный сотрудник ЮНЦ РАН, кандидат химических наук Виталий Тарала.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Реакторы, разработанные специалистами Ставрополя и Ростова-на-Дону, позволяют выращивать 60, 80 и в перспективе 100-килограммовые бездефектные монокристаллы сапфира. Для этого разработчики подобрали соответствующим образом размеры, характеристики и свойства тигля, в котором выращивается кристалл, нагревателя и теплоизоляции установки. С помощью специально разработанной математической модели создана система управления ростом кристалла. Она включает многоступенчатые режимы изменения скорости его вращения, снижения температуры. Это позволяет предотвратить образование дефектов в процессе выращивания крупногабаритного кристалла.

По словам Виталия Таралы, сейчас на одном из научно-производственных предприятий в Ставрополе по новой технологии уже выращивают кристаллы сапфира весом 60 кг в промышленных масштабах. В нынешнем году планируется создание оборудования и технологии для синтеза высококачественных монокристаллов сапфира весом в 100 кг.