藍(lán)寶石部件、離子注入的系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備、將離子注入藍(lán)寶石部件中的系統(tǒng)及藍(lán)寶石窗口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及藍(lán)寶石材料，并且更具體地，涉及金剛砂及其它經(jīng)處理的藍(lán)寶石材料的物理特性。
【背景技術(shù)】
[0002]金剛砂是鋁氧化物的一種晶體形式并且有各種不同的顏色，除了通常稱為紅寶石的紅色金剛砂和通常稱為橙色藍(lán)寶石的橙紅色金剛砂外，剩余顏色的金剛砂大體通常稱為藍(lán)寶石。透明形式的金剛砂被認(rèn)為是珍貴的石材或?qū)毷Ｒ话銇碇v，金剛砂極其堅(jiān)硬，其中純金剛砂的莫氏硬度規(guī)定為9.0，因此，其能夠劃傷幾乎所有其它礦物。
[0003]眾所周知，由于金剛砂的某些特性，其中包括其硬度和透明性，金剛砂可以用于很多不同的應(yīng)用。然而，對于特定應(yīng)用有利的相同特性，常常增加了針對那些應(yīng)用的處理和制備藍(lán)寶石的成本和難度。因此，除了與其作為一種珍貴石材相關(guān)聯(lián)的價(jià)格，針對特定用途而制備金剛砂的成本通常都過高。例如，在實(shí)施常規(guī)處理技術(shù)時(shí)，由于藍(lán)寶石的硬度，切割和拋光該材料是非常困難且耗時(shí)的。另外，常規(guī)處理工具諸如切割器在使用于金剛砂上時(shí)會(huì)相對較快的磨損。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本公開的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)目的是應(yīng)用離子注入工藝來提供強(qiáng)度加強(qiáng)以提高藍(lán)寶石的強(qiáng)度和堅(jiān)固性。
[0005]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種藍(lán)寶石部件，其特征在于，所述藍(lán)寶石部件包括:相對于離子注入設(shè)備取向的第一表面，所述第一表面包括至少兩個(gè)不同的區(qū)域;其中，高能量離子以第一離子注入濃度對準(zhǔn)所述藍(lán)寶石部件的所述第一表面的第一區(qū)域，所述高能量離子在所述第一區(qū)域中嵌入在所述第一表面下方以在藍(lán)寶石表面中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力;其中，高能量離子以至少一種不同的離子注入濃度對準(zhǔn)所述藍(lán)寶石部件的所述第一表面的至少一個(gè)不同的區(qū)域，所述至少一種不同的離子注入濃度與所述第一離子注入不同，所述高能量離子嵌入在所述至少一個(gè)不同的區(qū)域的所述第一表面下方以在所述藍(lán)寶石表面中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。
[0006]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述高能量離子對準(zhǔn)所述第一表面以獲得介于113離子/cm2和119離子/cm2之間的離子濃度。
[0007]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述高能量離子以跨所述第一表面的濃度梯度注入。
[0008]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，與所述藍(lán)寶石部件的所述第一表面的所述第一區(qū)域?qū)?zhǔn)的所述高能離子不同于與所述藍(lán)寶石部件的所述第一表面的所述至少一個(gè)不同的區(qū)域?qū)?zhǔn)的所述高能離子。
[0009]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少兩個(gè)不同的區(qū)域中的所述第一區(qū)域包括所述第一表面的中心部分，并且所述至少兩個(gè)不同的區(qū)域中的至少一個(gè)不同的區(qū)域包括所述第一表面的周邊邊緣。
[0010]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述藍(lán)寶石部件被重新取向；以及其中，離子對準(zhǔn)所述藍(lán)寶石部件的第二表面，所述離子嵌入在所述第二表面下方以在所述第二表面中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。
[0011 ]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述第二表面下方的離子注入濃度與所述第一表面下方的相應(yīng)的離子注入濃度不同。
[0012]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，對準(zhǔn)所述第一表面的所述高能量離子和對準(zhǔn)所述第二表面的所述離子各自被選擇為包括以下離子中的一種或多種:氮離子、氬離子、鈦離子、或鐵離子。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所選擇的離子包括+1離子。
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所選擇的離子包括+2離子。
[0015]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述高能量離子穿透到所述藍(lán)寶石部件的主晶格層并嵌入在所述藍(lán)寶石部件的主晶格層中。
[0016]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述高能量離子穿透到所述藍(lán)寶石部件的次晶格層并嵌入在所述藍(lán)寶石部件的次晶格層中。
[0017]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述藍(lán)寶石表面的一部分被掩蔽，以阻止離子注入所述藍(lán)寶石表面的所掩蔽的部分中。
[0018]根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供了一種用于離子注入的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:離子源，所述離子源被配置為接收元素;離子提取單元，所述離子提取單元耦接到所述離子源以產(chǎn)生離子流;重定向磁體，所述重定向磁體沿著所述離子流順序地位于所述離子提取單元之后；質(zhì)量分析狹縫，所述質(zhì)量分析狹縫過濾重定向的離子流;離子加速柱，所述離子加速柱加速所過濾的離子流；多個(gè)透鏡，所述多個(gè)透鏡聚焦所述離子流；掃描單元，所述掃描單元將所述離子流定向到終端站中；和支撐構(gòu)件，所述支撐構(gòu)件位于所述終端站中以用于支撐和操縱藍(lán)寶石部件相對于所述離子流的位置，使得所述離子被注入在所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面下方。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述支撐構(gòu)件能夠旋轉(zhuǎn)以使所述藍(lán)寶石部件的至少兩個(gè)側(cè)面暴露于所述離子流。
[0020]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述離子源被配置為接收元素氮、鈦、鐵和氬中的至少一者以由所述離子提取單元進(jìn)行提取來產(chǎn)生所述離子流。
[0021]根據(jù)本公開的再一個(gè)方面，提供了一種藍(lán)寶石部件，所述藍(lán)寶石部件用于電子設(shè)備，其特征在于，所述藍(lán)寶石部件包括:至少兩個(gè)不同的區(qū)域;其中，所選擇的第一離子嵌入到所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面的第一區(qū)域中，其中所選擇的離子被嵌入在所述第一區(qū)域的所選擇的表面下方的第一目標(biāo)深度處;其中，所選擇的不同的離子嵌入到所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面的至少一個(gè)不同的區(qū)域中，其中所選擇的離子被嵌入在所述至少一個(gè)不同的區(qū)域的所選擇的表面下方的第二目標(biāo)深度處;其中，所述藍(lán)寶石部件被加熱到足夠的溫度，使得:所選擇的第一離子以足以在所述藍(lán)寶石部件中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的濃度擴(kuò)散到比所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面下方的所述第一目標(biāo)深度更大的深度;并且所選擇的不同的離子以足以在所述藍(lán)寶石部件中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的濃度擴(kuò)散到比所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面下方的所述第二目標(biāo)深度更大的深度。
[0022]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述藍(lán)寶石部件被浸沒在包括所選擇的離子的等離子體中，使得所選擇的表面被暴露；以及所述藍(lán)寶石部件被施加電壓，使得所選擇的離子被嵌入到所述藍(lán)寶石部件中位于所選擇的表面下方的所述目標(biāo)深度處。
[0023]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在所述藍(lán)寶石部件被加熱以使所選擇的離子擴(kuò)散到更大的深度之后，附加的離子被嵌入到所選擇的表面中。
[0024]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述附加的離子被嵌入在與加熱所述藍(lán)寶石部件之前所選擇的離子被嵌入的目標(biāo)深度不同的目標(biāo)深度處。
[0025]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述附加的離子產(chǎn)生自與加熱所述藍(lán)寶石部件之前嵌入的所選擇的離子的元素不同的元素。
[0026]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述藍(lán)寶石部件被掩蔽，使得所選擇的表面暴露于所選擇的離子，其中所述藍(lán)寶石部件的至少一個(gè)其它表面被掩蔽，使得所選擇的離子不被嵌入在所述至少一個(gè)其它表面中。
[0027]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種移動(dòng)設(shè)備，包括由根據(jù)以上實(shí)施例所述的藍(lán)寶石部件形成的藍(lán)寶石覆蓋玻璃部件。
[0028]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于形成根據(jù)以上實(shí)施例所述的藍(lán)寶石部件的裝置，所述裝置包括:等離子體源，所述等離子體源被配置為產(chǎn)生包括所選擇的離子的等離子體;真空室，所述真空室用于將所述藍(lán)寶石部件浸沒在所述等離子體中，使得所選擇的表面暴露于所選擇的離子；電極，所述電極與所述藍(lán)寶石部件電荷連通以向所述藍(lán)寶石部件施加電壓;和電源，所述電源用于在所述電極上產(chǎn)生電壓，使得所選擇的離子被嵌入到所述藍(lán)寶石部件中位于所選擇的表面下方的所述目標(biāo)深度處。
[0029]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電源被配置為產(chǎn)生具有跨所述電極的梯度的電壓，使得所述離子沿著所述梯度以不同深度或濃度被嵌入到所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面中。
[0030]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述真空室包括真空爐，所述真空爐用于加熱所述藍(lán)寶石部件以使所選擇的離子在所述藍(lán)寶石部件中擴(kuò)散到更大的深度。
[0031]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一束所選擇的離子被定向到所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面上；以及為所述離子束選擇能量，使得所選擇的離子被嵌入在所述藍(lán)寶石部件內(nèi)位于所選擇的表面下方的所述目標(biāo)深度處。
[0032]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述藍(lán)寶石部件還包括:施加到所述藍(lán)寶石部件的包含所選擇的離子的離子糊劑；電耦接到所述離子糊劑的端子，其中端子耦接到位于所述藍(lán)寶石部件的所選擇的表面上的所述離子糊劑；以及其中所述端子被供應(yīng)電流，使得所選擇的離子被嵌入在所述藍(lán)寶石部件內(nèi)，位于所選擇的表面下方的所述目標(biāo)深度處。
[0033]根據(jù)本公開的再一個(gè)方面，提供了一種將離子注入藍(lán)寶石部件中的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:藍(lán)寶石部件，離子糊劑施加到所述藍(lán)寶石部件的兩側(cè)；電耦接到所述離子糊劑的端子，其中端子耦接到位于所述藍(lán)寶石的每一側(cè)上的所述離子糊劑;其中所述端子被供應(yīng)電流;以及其中交替變換所述端子的所述電流的方向。
[0034]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述藍(lán)寶石部件被加熱；其中，在加熱所述藍(lán)寶石部件之后，向所述端子供應(yīng)附加電流;以及其中，交替變換供應(yīng)到所述端子的所述附加電流的方向。
[0035]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電流包括直流電。
[0036]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電流包括交流電。
[0037]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述電流由一個(gè)或多個(gè)電容器供應(yīng)。
[0038]根據(jù)本公開的再一個(gè)方面，提供了一種藍(lán)寶石窗口，其特征在于，所述藍(lán)寶石窗口包括:包括中心部分的頂表面，所述頂表面被注入有離子以加強(qiáng)所述藍(lán)寶石窗口的晶體結(jié)構(gòu);和至少一個(gè)邊緣表面，所述至少一個(gè)邊緣表面被注入有離子，由此所述至少一個(gè)邊緣表面大體上是不透明的，以減少進(jìn)入所述藍(lán)寶石窗口中的串?dāng)_。
[0039]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，注入在所述頂表面的所述中心部分中的所述離子的濃度與所述至少一個(gè)邊緣表面中的離子的濃度不同。
[0040]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，不同的離子被注入在所述藍(lán)寶石窗口的所述頂表面的所述中心部分和所述至少一個(gè)邊緣表面中。
[0041]本文描述了用于加強(qiáng)藍(lán)寶石部件的系統(tǒng)和方法。一種方法可以是如下形式:相對于離子注入設(shè)備對藍(lán)寶石構(gòu)件的第一表面進(jìn)行取向，選擇離子注入濃度，并使離子(例如高能量)對準(zhǔn)藍(lán)寶石構(gòu)件的第一表面。