蓝宝石部件、离子注入的系统、移动设备、将离子注入蓝宝石部件中的系统及蓝宝石窗口的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及蓝宝石材料，并且更具体地，涉及金刚砂及其它经处理的蓝宝石材料的物理特性。
【背景技术】
[0002]金刚砂是铝氧化物的一种晶体形式并且有各种不同的颜色，除了通常称为红宝石的红色金刚砂和通常称为橙色蓝宝石的橙红色金刚砂外，剩余颜色的金刚砂大体通常称为蓝宝石。透明形式的金刚砂被认为是珍贵的石材或宝石。一般来讲，金刚砂极其坚硬，其中纯金刚砂的莫氏硬度规定为9.0，因此，其能够划伤几乎所有其它矿物。
[0003]众所周知，由于金刚砂的某些特性，其中包括其硬度和透明性，金刚砂可以用于很多不同的应用。然而，对于特定应用有利的相同特性，常常增加了针对那些应用的处理和制备蓝宝石的成本和难度。因此，除了与其作为一种珍贵石材相关联的价格，针对特定用途而制备金刚砂的成本通常都过高。例如，在实施常规处理技术时，由于蓝宝石的硬度，切割和抛光该材料是非常困难且耗时的。另外，常规处理工具诸如切割器在使用于金刚砂上时会相对较快的磨损。
【实用新型内容】
[0004]本公开的一个实施例的一个目的是应用离子注入工艺来提供强度加强以提高蓝宝石的强度和坚固性。
[0005]根据本公开的一个方面，提供了一种蓝宝石部件，其特征在于，所述蓝宝石部件包括:相对于离子注入设备取向的第一表面，所述第一表面包括至少两个不同的区域;其中，高能量离子以第一离子注入浓度对准所述蓝宝石部件的所述第一表面的第一区域，所述高能量离子在所述第一区域中嵌入在所述第一表面下方以在蓝宝石表面中产生压缩应力;其中，高能量离子以至少一种不同的离子注入浓度对准所述蓝宝石部件的所述第一表面的至少一个不同的区域，所述至少一种不同的离子注入浓度与所述第一离子注入不同，所述高能量离子嵌入在所述至少一个不同的区域的所述第一表面下方以在所述蓝宝石表面中产生压缩应力。
[0006]根据一个实施例，所述高能量离子对准所述第一表面以获得介于113离子/cm2和119离子/cm2之间的离子浓度。
[0007]根据一个实施例，所述高能量离子以跨所述第一表面的浓度梯度注入。
[0008]根据一个实施例，与所述蓝宝石部件的所述第一表面的所述第一区域对准的所述高能离子不同于与所述蓝宝石部件的所述第一表面的所述至少一个不同的区域对准的所述高能离子。
[0009]根据一个实施例，所述至少两个不同的区域中的所述第一区域包括所述第一表面的中心部分，并且所述至少两个不同的区域中的至少一个不同的区域包括所述第一表面的周边边缘。
[0010]根据一个实施例，所述蓝宝石部件被重新取向；以及其中，离子对准所述蓝宝石部件的第二表面，所述离子嵌入在所述第二表面下方以在所述第二表面中产生压缩应力。
[0011 ]根据一个实施例，所述第二表面下方的离子注入浓度与所述第一表面下方的相应的离子注入浓度不同。
[0012]根据一个实施例，对准所述第一表面的所述高能量离子和对准所述第二表面的所述离子各自被选择为包括以下离子中的一种或多种:氮离子、氩离子、钛离子、或铁离子。
[0013]根据一个实施例，所选择的离子包括+1离子。
[0014]根据一个实施例，所选择的离子包括+2离子。
[0015]根据一个实施例，所述高能量离子穿透到所述蓝宝石部件的主晶格层并嵌入在所述蓝宝石部件的主晶格层中。
[0016]根据一个实施例，所述高能量离子穿透到所述蓝宝石部件的次晶格层并嵌入在所述蓝宝石部件的次晶格层中。
[0017]根据一个实施例，所述蓝宝石表面的一部分被掩蔽，以阻止离子注入所述蓝宝石表面的所掩蔽的部分中。
[0018]根据本公开的另一个方面，提供了一种用于离子注入的系统，其特征在于，所述系统包括:离子源，所述离子源被配置为接收元素;离子提取单元，所述离子提取单元耦接到所述离子源以产生离子流;重定向磁体，所述重定向磁体沿着所述离子流顺序地位于所述离子提取单元之后；质量分析狭缝，所述质量分析狭缝过滤重定向的离子流;离子加速柱，所述离子加速柱加速所过滤的离子流；多个透镜，所述多个透镜聚焦所述离子流；扫描单元，所述扫描单元将所述离子流定向到终端站中；和支撑构件，所述支撑构件位于所述终端站中以用于支撑和操纵蓝宝石部件相对于所述离子流的位置，使得所述离子被注入在所述蓝宝石部件的所选择的表面下方。
[0019]根据一个实施例，所述支撑构件能够旋转以使所述蓝宝石部件的至少两个侧面暴露于所述离子流。
[0020]根据一个实施例，所述离子源被配置为接收元素氮、钛、铁和氩中的至少一者以由所述离子提取单元进行提取来产生所述离子流。
[0021]根据本公开的再一个方面，提供了一种蓝宝石部件，所述蓝宝石部件用于电子设备，其特征在于，所述蓝宝石部件包括:至少两个不同的区域;其中，所选择的第一离子嵌入到所述蓝宝石部件的所选择的表面的第一区域中，其中所选择的离子被嵌入在所述第一区域的所选择的表面下方的第一目标深度处;其中，所选择的不同的离子嵌入到所述蓝宝石部件的所选择的表面的至少一个不同的区域中，其中所选择的离子被嵌入在所述至少一个不同的区域的所选择的表面下方的第二目标深度处;其中，所述蓝宝石部件被加热到足够的温度，使得:所选择的第一离子以足以在所述蓝宝石部件中产生压缩应力的浓度扩散到比所述蓝宝石部件的所选择的表面下方的所述第一目标深度更大的深度;并且所选择的不同的离子以足以在所述蓝宝石部件中产生压缩应力的浓度扩散到比所述蓝宝石部件的所选择的表面下方的所述第二目标深度更大的深度。
[0022]根据一个实施例，所述蓝宝石部件被浸没在包括所选择的离子的等离子体中，使得所选择的表面被暴露；以及所述蓝宝石部件被施加电压，使得所选择的离子被嵌入到所述蓝宝石部件中位于所选择的表面下方的所述目标深度处。
[0023]根据一个实施例，在所述蓝宝石部件被加热以使所选择的离子扩散到更大的深度之后，附加的离子被嵌入到所选择的表面中。
[0024]根据一个实施例，所述附加的离子被嵌入在与加热所述蓝宝石部件之前所选择的离子被嵌入的目标深度不同的目标深度处。
[0025]根据一个实施例，所述附加的离子产生自与加热所述蓝宝石部件之前嵌入的所选择的离子的元素不同的元素。
[0026]根据一个实施例，所述蓝宝石部件被掩蔽，使得所选择的表面暴露于所选择的离子，其中所述蓝宝石部件的至少一个其它表面被掩蔽，使得所选择的离子不被嵌入在所述至少一个其它表面中。
[0027]根据一个实施例，提供了一种移动设备，包括由根据以上实施例所述的蓝宝石部件形成的蓝宝石覆盖玻璃部件。
[0028]根据一个实施例，提供了一种用于形成根据以上实施例所述的蓝宝石部件的装置，所述装置包括:等离子体源，所述等离子体源被配置为产生包括所选择的离子的等离子体;真空室，所述真空室用于将所述蓝宝石部件浸没在所述等离子体中，使得所选择的表面暴露于所选择的离子；电极，所述电极与所述蓝宝石部件电荷连通以向所述蓝宝石部件施加电压;和电源，所述电源用于在所述电极上产生电压，使得所选择的离子被嵌入到所述蓝宝石部件中位于所选择的表面下方的所述目标深度处。
[0029]根据一个实施例，所述电源被配置为产生具有跨所述电极的梯度的电压，使得所述离子沿着所述梯度以不同深度或浓度被嵌入到所述蓝宝石部件的所选择的表面中。
[0030]根据一个实施例，所述真空室包括真空炉，所述真空炉用于加热所述蓝宝石部件以使所选择的离子在所述蓝宝石部件中扩散到更大的深度。
[0031]根据一个实施例，一束所选择的离子被定向到所述蓝宝石部件的所选择的表面上；以及为所述离子束选择能量，使得所选择的离子被嵌入在所述蓝宝石部件内位于所选择的表面下方的所述目标深度处。
[0032]根据一个实施例，所述蓝宝石部件还包括:施加到所述蓝宝石部件的包含所选择的离子的离子糊剂；电耦接到所述离子糊剂的端子，其中端子耦接到位于所述蓝宝石部件的所选择的表面上的所述离子糊剂；以及其中所述端子被供应电流，使得所选择的离子被嵌入在所述蓝宝石部件内，位于所选择的表面下方的所述目标深度处。
[0033]根据本公开的再一个方面，提供了一种将离子注入蓝宝石部件中的系统，所述系统包括:蓝宝石部件，离子糊剂施加到所述蓝宝石部件的两侧；电耦接到所述离子糊剂的端子，其中端子耦接到位于所述蓝宝石的每一侧上的所述离子糊剂;其中所述端子被供应电流;以及其中交替变换所述端子的所述电流的方向。
[0034]根据一个实施例，所述蓝宝石部件被加热；其中，在加热所述蓝宝石部件之后，向所述端子供应附加电流;以及其中，交替变换供应到所述端子的所述附加电流的方向。
[0035]根据一个实施例，所述电流包括直流电。
[0036]根据一个实施例，所述电流包括交流电。
[0037]根据一个实施例，所述电流由一个或多个电容器供应。
[0038]根据本公开的再一个方面，提供了一种蓝宝石窗口，其特征在于，所述蓝宝石窗口包括:包括中心部分的顶表面，所述顶表面被注入有离子以加强所述蓝宝石窗口的晶体结构;和至少一个边缘表面，所述至少一个边缘表面被注入有离子，由此所述至少一个边缘表面大体上是不透明的，以减少进入所述蓝宝石窗口中的串扰。
[0039]根据一个实施例，注入在所述顶表面的所述中心部分中的所述离子的浓度与所述至少一个边缘表面中的离子的浓度不同。
[0040]根据一个实施例，不同的离子被注入在所述蓝宝石窗口的所述顶表面的所述中心部分和所述至少一个边缘表面中。
[0041]本文描述了用于加强蓝宝石部件的系统和方法。一种方法可以是如下形式:相对于离子注入设备对蓝宝石构件的第一表面进行取向，选择离子注入浓度，并使离子(例如高能量)对准蓝宝石构件的第一表面。