• 한국재료학회지
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• 제10권11호
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• pp.784-788
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• 2000

The Vickers microhardness was measured on the basal (0001) plane of sapphire single crystals in the temperature range from 25$^{\circ}C$to 1000$^{\circ}C$. The substructure surrounding the indents was investigated using selective chemical polishing and etching, optical microscopy, and trasmission electron microscopy (TEM). At room temperature, cracks were predominant, and at intermediate temperatures (400$^{\circ}C$and 600$^{\circ}C$), extensive rhombohedral twinning was observed. On the other hand, at higher temperatures, prism plane slip bands on prism plane {1120}(원문참조) were dominant in the microstructure. TEM observations revealed that the dislocation substructure at the vicinity of the indents consisted of fairly straight dislocations lying in basal and/or prism planes and aligned along the <1100> and <1120> directions. The details of the glide dissociation of perfect <110> screw dislocations into three collinear 1/3<1100> partials on the prism plane and the Peierls potential for sapphire single crystals were discussed.

• 한국세라믹학회지
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• 제27권6호
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• pp.783-789
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• 1990

Shaped crystal growth apparatus were made for sapphire ribbon single crystal growth. Sapphire ribbon single crystal are grown by EFG(Edge-defined Film-fed Growth) methdo for use as watch-glass and SOS(Silicon-On-Sapphire) devices. Sapphire ribbon crystals were grown to be 40min wide, 1.8mm thick, 96mm long. Therelationshiops between growth striation and surface roughness, with various growth rates, were investigated and compared. It was found that sapphire ribbon crystal is suitable for watch-glass by measuring the transmittance in the visible light region.

• 한국세라믹학회지
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• 제29권10호
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• pp.822-826
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• 1992

SiO2 doped sapphire single crystals were grown by Verneuil method using feed material which prepared by adding SiO2 in Al2O3. Crystal growing were attempted with varing doping amount of SiO2 from 0.01 to 1.0 wt% and when the doping amount of SiO2 were 0.01~0.04 wt%, single crystals could be attained. Starting materials for feed powder were 99.99% purity alumina and extra pure SiO2 powder. Mixing these two materials by wet milling for 24 hours and drying the mixture and then was calcined at 900~110$0^{\circ}C$ for 2~4 hours. The grown crystals had yellowish color and were somewhat transparent. During growing process the flow range of oxygen was 5~7.5ι/min and of hydrogen was 13~25ι/min, the average growth rate was 7.0~11 mm/hr. The pressure of gases were fixed at 5psi. The color of crystal was appeared and mechanical property of sapphire was developed by doping of SiO2.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권3호
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• pp.129-134
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• 2013

사파이어($Al_2O_3$) 단결정 웨이퍼는 청색 LED(light emitting diode) 제작을 위한 핵심 소재로 사용되고 있으며, 사파이어 단결정의 품질에 따라 LED의 성능이 크게 좌우하게 된다. 여러 가지 사파이어 단결정 제조방법 중 키로플러스(Kyropoulos)법은 도가니 직경에 근접한 크기로 잉곳 생산이 가능하며, 내부 전위밀도가 낮아 고품질의 대구경 사파이어 잉곳 제작이 가능하다. 키로플러스법 공정에서 용융 알루미나의 유동은 seed의 성장 형태, 도가니 및 단열재의 형상에 영향을 받으며, 유동양상에 따라 단결정 사파이어 잉곳의 품질이 좌우된다. 특히 온도구배는 hot-zone 내부의 히터 구조와 밀접한 관련이 있으므로 본 연구에서는 도가니 단위표면적당 하부와 측면 히터의 발열비율에 따른 CFD(computational fluid dynamics) 해석을 실시하고, 해석결과를 토대로 각각 용융 알루미나의 유동 및 remelting 현상에 대해 분석하였으며, 이상적인 히터 발열비율을 도출하였다.

• 한국재료학회지
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• 제11권6호
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• pp.508-511
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• 2001

사파이어 단결정의 취성-연성전이에 대한 실험을 행하였다. 사파이어 단결정의 취성-연성전이온도는 변형율 3.3$\times$ $10^{-5}$/sec에서 $1000\pm$$25^{\circ}C$ 그리고 변형률 3.3$\times$$10^{-5}$/sec에서는 1100$\pm$26$^{\circ}C$이었다. 취성-연성전이모델을 이용하여 Prism Plane slip {1120} <1100> 전위속도의 활성화에너지를 계산하였으며, 그 결과 활성화에너지는 4.6$\pm$2.3eV의 범위를 가졌다. 이 활성화에너지는 에치-퍼트법을 이용하여 전위속도측정으로부터 구한 결과치 3.8eV와 유사하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권10호
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• pp.907-911
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• 2002

Using the two-dimensional Wulff plot, the equilibrium shape of a sapphire crystal was investigated as a function of surface energy anisotropy. Depending on the relative values of surface energy for various facet planes, the projected shape of equilibrium sapphire was determined to be rectangle, parallelogram, hexagon or octagon. The results are compared with the experimentally observed shapes of internal cavities of submicron range in sapphire single crystals.

• 한국세라믹학회지
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• 제25권2호
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• pp.95-100
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• 1988

Single crystals of sapphire were grown from solution by slow cooling method using B2O3 and PbO as flux agents. The morphology of grown crystals was tube, rhombohedral, or hexagonal-plate. It was found that the morphology and the size of grown crystal were highly dependent on the amount of fluxes in the solution, the ratio of B2O3 vs. PbO, and cooling rate.

• 한국세라믹학회지
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• 제23권1호
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• pp.21-26
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• 1986

By the floating zone method with infrared radiation convergence type heater homogeneously $Cr^{3+}$ doped alu-mina single crystal was obtained. And sizx {1010} facets appeared at the surface of [0001] grown crystals. $ZrO_2$ and $HfO_2$ precipitated as secondary phase and were not doped in the crystals. We found that the dist-ribution of the secondary phase which was mainly located at the surface and the peripheral region was closely related to the flow pattern of melt zone.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권3호
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• pp.115-121
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• 2012

사파이어 단결정은 GaN계 화합물 증착이 용이하여 고휘도의 청색을 구현하기 위한 LED(Light Emitting Diode)용 기판으로 크게 각광받고 있다. 공업용 사파이어의 제조 방법으로는 Kyropoulos법, Czochralski법 HEM(Heat Exchager Method)등 다양한 방법이 시도되고 있으며, 그 중 Kyropoulos법은 고품질의 대구경 사파이어 단결정 성장이 가능한 대표적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 Kyropoulos 공정의 특성상 결정성장로 내에서 용융 사파이어의 유동장이 단결정의 최종 품질을 결정하는데, 유동장의 변화와 이에 따르는 결정성장 거동을 관찰하기가 어렵다는 단점이 있다. 대구경화와 동시에 고품질의 사파이어 단결정을 생산하기 위해서는 성장로내의 유동장 해석을 통해 결정 성장조건을 최적화 하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 유한요소법을 기반으로 한 전산유동해석을 통해 Kyropoulos 성장로 내의 도가니 형상의 종횡비(h/d)에 따른 용융 사파이어의 대류거동을 관찰하여 도가니의 형상이 단결정 성장에 미치는 영향을 분석하였으며, 성장로의 설계시 도가니의 종횡비를 작게 고려하면 용융 사파이어의 대류속도를 늦추고 계면의 convexity를 줄여 사파이어 단결정의 품질향상에 도움이 된다는 결과를 얻었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권5호
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• pp.193-198
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• 2011

최근 사파이어 결정은 LED 응용부품에 사용되고 있고, CZ 성장공정은 고 품질의 사파이어 단결정을 성장시키기 위한 중요한 기술중의 하나이다. 고 품질의 단결정을 성장하기 위해서는 CZ 성장로 내부의 열 및 질량 전달현상의 제어가 필요하다. 본 연구에서는 유도 가열된 CZ 성장로에 대한 사파이어 결정의 성장공정을 FEM을 사용하여 수치적으로 분석하였다. 본 연구의 결과, 성장로의 rpm이 증가함에 따라 고온부는 도가니 표면에서 융액의 내부로 이동하고, 고-액 계면은 평편한 형태로 변화되는 것으로 분석되었다. 또한 성장된 결정의 고-액 계면은 초기에 형성된 결정의 shoulder 형상에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났다.