近年来,一直专注于蓝宝石晶体材料生长及加工技术的研究。根据晶体生长的基本原理,提出了大尺寸蓝宝石单晶生长的新思路,独辟蹊径,发明了泡生法侧部和底部双加热、新型复合保温热场、混合流动气氛控制、坩埚与籽晶同步移动工艺和微量控温应力消除技术,攻克了“蓝宝石晶体无法C向生长”和“热场不稳定”两大业内公认的技术难题和发展“瓶颈”,实现了大尺寸晶体从生长机理、热场设计、生长工艺到成套装备的系列原创性技术突破:
(1)揭示了蓝宝石晶体C向生长易产生大、小角度晶界的物理机制,发明了侧部和底部双发热体加热、分别独立控温的泡生法晶体生长技术,突破了国际公认的蓝宝石晶体无法C向生长的难点,并率先在生产线上获得了规模化应用。
(2)发明了侧部和底部双电阻发热体加热、新型复合保温热场泡生法技术,替代国际上普遍使用的金属或金属-氧化锆复合热场,采用混合流动气氛控制替代行业通用的单一Ar气氛,生长出了全球最大尺寸(直径640mm×高720mm)的720kg蓝宝石晶体。
另在大尺寸晶体材料超精密加工方面,与宁夏大学、北方民族大学和上海交大材料测试中心开展产学研合作。针对超大尺寸、超硬超薄衬底材料的加工工艺进行系统性的研究,发明了双臂摇摆切割技术、超薄双面化学研磨抛光技术,克服了超薄蓝宝石材料的固有易碎特性,实现了厚度500微米以下的4-8英寸蓝宝石晶片的精密加工技术。
近年还承担了3项自治区级科技重点研发项目,银川市级科技项目3项,编制了2项国家标准。开发成果荣获了宁夏回族自治区“科学技术进步奖”三等奖1项(排名第二)、自治区级新产品5项、自治区级新技术4项。获得授权发明专利6件、实用新型专利12件、软著15件,发表科技论文3片。
通过技术成果转化,先后实现了100kg、130kg、160kg、400kg、600kg、720kg 级蓝宝石晶体的产业化,将晶体尺寸由300mm增加到700mm左右,有效满足了国内重大科技工程领域对光学窗口产品的应用需求以及新兴显示领域(Micro-LED、 Mini-LED)对大尺寸衬底材料的需求。