一、 什么是位错

        位错（ Dislocation ）是原子的一种特殊组态，是一种具有特殊结构的晶格缺陷，也称为线缺陷。实际晶体在结晶时受到外界环境或应力的影响，使晶体内部质点排列变形、原子行列间相互滑移，不再符合理想晶格的有秩序的排列而形成线状的缺陷，称为位错。 
 

 


二、 位错产生的原因
       热场设计必须要具有适当的纵向和径向温度梯度和适当的坩埚与晶体直径比例，即保证适当的过冷度条件。只要存在径向温度梯度和纵向温度梯度，熔体内就会出现热运动，造成固液界面处晶体存在着热应力，超过晶体材料的临界应力，在晶体中就会产生位错。 晶体中的位错来源有二：一是在力场中通过成核和增殖产生的，二是籽晶遗传的；不管位错是后天产生的，还是先天遗传的。只要位错与生长界面相交，在生长过程中随界面推移，位错必然延伸，这是由伯格斯矢量守恒所决定的。 位错线具有特殊的拓扑性质：它要么构成闭合的圈圈，要么延伸到晶体表面，绝不可能中断在晶体之中。位错线也可以分岔开来，分岔后的的两根位错线也必须遵守伯格斯矢量守恒和位错线特殊的拓扑性质。 
 
三、 蓝宝石位错

        蓝宝石晶体的纯度在 99.99%~99.999% 之间，意味这晶体中存在大量的填隙原子和杂质原子，也就是点缺陷；这些点缺陷在力场中通过成核和增殖产生位错——线缺陷。蓝宝石衬底常常提起的 EPD ，其实就是位错（线缺陷）与 C 面相交，并在 C 面上的投影。 


        如果晶体的材料的单晶性不好（与坩埚壁接触的寄生成核），就会产生面缺陷，面缺陷与 C 面相交，并在 C 面上的投影就是衬底材料常常提起名词——差排线。
 
四、 化学腐蚀蓝宝石表面

        要想观测蓝宝石表面的位错，必须要对表面进行化学腐蚀处理。 
 
       蓝宝石晶体 (0001) 面和 (1120) 面的位错腐蚀坑呈现不同的形状是由晶体所属的点群和晶体结构所决定的。化学腐蚀剂的作用就是破坏晶体内部分子或原子间相互作用键，键合力较小的首先被破坏。 
 
       而在晶体生长过程中位错也主要产生在相互键合较弱的分子或原子间。晶体生长时如果外界条件 ( 如生长速度的波动、热振动、机械振动、结晶时固态 - 液态原子密度差异、结晶冷却应力产生的晶格滑移等 ) 发生变化就容易造成晶格排列错位。 
 
       晶体缺陷是处于能量较高的不稳定的非平衡状态。因此在化学试剂作用下，缺陷处晶格原子首先与化学试剂发生作用，释放出能量以达到平衡态，从而形成某种特定形状的腐蚀图像。 
   
五、 显微镜观测蓝宝石表面（全国独家WDI显微镜）

        合能阳光采用我们自己研发的成熟工艺对蓝宝石表面进行腐蚀。利用全国独家的 WDI 显微镜对蓝宝石表面进行观测。（仅合能阳光可提供） 



        没有腐蚀的表面可明显看到多种不同的缺陷，表面质量不佳。橘皮，抛光划痕，污染及表面凹坑都可清晰可见。 



        腐蚀后的表面， 100 及 200 倍观测。抛光划痕，位错清晰可见。 1. 边缘抛光度相对优于内部 .2. 边缘划痕严重，而内部位错严重。 



        利用显微镜配备的软件，对表面位错密度进行了大概计算。备注：仅针对蓝宝某一特定位置来说明， WDI 显微镜可以清晰观测位错和计算蓝宝石位错密度。 

 
        WDI 效果完全可媲美进口的 Olympus ！但是 WDI 显微镜性价比更高！ 
        备注：视场颜色由微分干涉调节波段决定。可根据环境变化调节到不同的观测效果，观测者可以自己决定最佳效果。 
 
六、 总结
        蓝宝石的表面缺陷及位错严重影响后续磊晶层的长晶品质，从而影响到 LED 的发光效率与寿命。是蓝宝石抛光片不可逃避的关键检测项目。 
 
        合能阳光的专家团队可提供全面专业的蓝宝石工艺指导，合能阳光的 WDI 显微镜可清晰观测各种蓝宝石表面缺陷，完全媲美进口显微镜，并且具有更高的性价比。为解决蓝宝石表面检测提供专门的检测方案，打破了进口显微镜对行业的垄断，减低行业的投资成本，并成为全国独家可提供蓝宝石工艺支持的检测方案提供商。