1.从“宝石”到“工业粮食”
天然蓝宝石=刚玉（α-Al₂O₃）。1950 年代后，CZ、EFG、KY 等熔体生长法成熟，人工晶体可吨级制备，成本降到 1 cm² 不足 1 美元，“宝石”自此进入工业清单。
2.四项硬指标，让它不可替代
透：0.17 µm（深紫外）–5.5 µm（中红外）连续通过，紫外截止优于熔石英，红外截止优于硅。
硬：莫氏 9，仅次于钻石；10 年风沙后窗口雾度 <1%。
热：熔点 2050 ℃，导热 35 W·m⁻¹·K⁻¹@300 K，是玻璃的 20 倍，可承受 1000 ℃ 热冲击。
化：常温王水、NaOH 不腐蚀；仅 HF+H₂SO₄ 高温下缓慢溶解。
3.典型场景一张图
┌深紫外│准分子激光透镜 ┐
│可见光│手机镜头盖板,LED 衬底 │
│近红外│激光制导窗口 │
└中红外│导弹整流罩、热像仪 ┘
4.半导体故事：方阻异常 5 分钟排查表
客户说“蓝宝石方阻超量程”→必测的是膜，不是体。
Step1 问膜：GaN、AlN、ITO、AZO
Step2 问厚：用四探针＋台阶仪，算 ρₛ=π/ln2·V/I；若膜厚 d 已知，ρ=ρₛ·d。
Step3 问切：C-cut(0001) 面电阻各向同性，R-plane 有 20% 差异。
Step4 问退火：ITO 300 ℃ 以上才开始晶化，方阻骤降。
一句话：先确认“什么膜、多厚、什么切”，再回查炉温与掺杂，九成问题定位完毕。
5.2025 年三条新进展
异质集成：蓝宝石上 200 mm GaN-on-Si 转印成功，成本 ↓30%，用于 650 V 车载快充。
超表面：蓝宝石纳米柱+Al₂O₃ 介质共振，实现 240 nm 带宽消色差平面透镜，AR/VR 头显减重 5 g。
量子传感：NV 色心植入蓝宝石体，77 K 相干时间 2 ms，量子级陀螺仪原型机已交付航天口。
6.加工与现状
二英寸 430 µm C-plane 衬底：USD 28–32
超快飞秒激光切片：速度 300 mm/s，切口损失 <30 µm，良品率 >95%
化学机械抛光（CMP）：Ra <0.2 nm；若用等离子辅助，Ra <0.1 nm
7.设计注意点
双折射：非偏振系统选 C-cut(0001)；偏振系统若用 R-cut，需 0° 胶合或镀消偏膜。
高折射率：n≈1.75，镀宽带增透（BBAR）后单面 R<0.3%（400–900 nm）。
脆性：断裂韧性 2.2 MPa·m½，螺纹压圈建议 0.2 mm 倒角+氟胶圈缓冲。
8.一句话总结
蓝宝石把“宝石级”性能做成“白菜级”尺寸，从 LED 到激光、从手机到导弹、从经典光学到量子芯片，它已是现代光子系统的隐形标准件——只要记住：透得宽、硬得狠、热得稳、膜得对，就能把这块“蓝石头”用得明明白白。