藍(lán)寶石，作為一種重要的寶石和光學(xué)材料，其光學(xué)特性尤其是雙折射現(xiàn)象，對于理解其在不同波段下的吸收機(jī)理至關(guān)重要。本文將重點探討藍(lán)寶石C面雙折射對波段的吸收機(jī)理。
藍(lán)寶石是一種剛玉礦物，其主要成分是氧化鋁（Al?O?）。純凈的剛玉是無色透明的，對光波無選擇性的吸收。然而，天然產(chǎn)出的藍(lán)寶石通常含有微量的Fe、Ti等雜質(zhì)元素，這些雜質(zhì)離子在剛玉中取代Al3?的位置，從而在晶體結(jié)構(gòu)中對光波進(jìn)行選擇性吸收并呈現(xiàn)相應(yīng)的顏色。
藍(lán)寶石的雙折射現(xiàn)象是其光學(xué)特性的一個重要方面。雙折射是指一束光線進(jìn)入某種晶體后，由于晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各向異性，光線會被分解為兩束折射光的現(xiàn)象。這兩束光分別是o光和e光，它們具有不同的偏振方向和傳播速度。藍(lán)寶石作為一種雙軸晶體，具有兩個光軸，這使得其在不同方向上的光學(xué)性質(zhì)存在差異。
藍(lán)寶石的C面（<0001>取向）是其最常用的晶面之一，特別是在光學(xué)和半導(dǎo)體應(yīng)用中。C面藍(lán)寶石襯底與GaN等薄膜材料之間的晶格常數(shù)失配率較小，且符合GaN磊晶制程中耐高溫的要求，因此是GaN生長常用的襯底材料。在C面藍(lán)寶石上生長的GaN薄膜是沿著其極性軸即c軸方向生長的，這種生長方式不僅工藝成熟、成本相對較低，而且加工性能也更好。
藍(lán)寶石C面的雙折射對波段的吸收機(jī)理主要體現(xiàn)在其對光波的選擇性吸收上。由于藍(lán)寶石中含有Fe3?、Fe2?、Ti??等雜質(zhì)離子，這些離子在晶體場中會產(chǎn)生特定的吸收峰和吸收帶。例如，F(xiàn)e3?在375nm、387nm和450nm附近產(chǎn)生的吸收峰，以及Fe2?-Ti??和Fe2?-Fe3?之間的電荷轉(zhuǎn)移躍遷在500～1000nm區(qū)形成的吸收寬帶，都是藍(lán)寶石吸收光譜中的重要特征。這些吸收峰和吸收帶的存在，使得藍(lán)寶石在不同波段下對光波的吸收特性存在差異。
在藍(lán)寶石C面上，由于光波的傳播方向和極化狀態(tài)的不同，o光和e光的吸收特性也會有所差異。這種差異不僅影響了藍(lán)寶石的透光性和反射性，還對其在光學(xué)器件和半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用產(chǎn)生了重要影響。例如，在光學(xué)測量中，藍(lán)寶石C面的雙折射現(xiàn)象可能會導(dǎo)致測量結(jié)果的誤差，因此需要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硐驕p小這種影響。
綜上所述，藍(lán)寶石C面的雙折射對波段的吸收機(jī)理是一個復(fù)雜而有趣的問題。通過深入研究藍(lán)寶石的光學(xué)特性，我們可以更好地理解其在不同應(yīng)用中的行為表現(xiàn)，并為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供有力支持。
