二晶格层，如图5所示。另选地，注入的离子154可以占据主晶格150中的位点，如上所述。注入的离子154还可以在晶格结构中产生局部破坏，在蓝宝石部件100周围的主晶格150内，在嵌入离子区形成无定形(非晶体的)材料的局部区域。注入的离子可以是+1离子，+2离子，或另一种离子水平。
[0103]图6示出了表面102中的压缩层160和裂纹162或缺陷。注入的离子154向晶格晶体结构提供的压缩防止了裂纹162扩展。因此，注入的离子有助于保持蓝宝石部件的完整性，例如，诸如蓝宝石部件冲击硬质表面的跌落事件等的应力会产生缺陷或裂纹。
[0104]图7示出了蓝宝石部件100的顶表面102以及底表面103，并具有通过离子注入产生的压缩层160。在一些实施例中，顶表面102和/或顶表面的一部分可以被注入与底表面103的离子不同的离子和/或不同浓度的离子。应当理解，在其它实施例中，这些表面中的一个表面可能不可以被注入离子。这种情况可能是因为，这些表面中的一个表面不从外部而从设备壳体露出，因此限制了其暴露于引起冲击和其他运作效果的缺陷。
[0105]注入离子的浓度一般来讲可以是约113至约119离子/cm2。然而，在一些实施例中，浓度可以大于或小于该范围。
[0106]图8示出了曲线图170，图中绘制出蓝宝石部件中强度与离子浓度的关系。具体地，水平轴线表示注入离子的浓度，并且竖直轴线示出蓝宝石结构的强度。如曲线172所示，当离子注入到一定浓度，蓝宝石结构的强度增加，在超过浓度的阈值水平之后开始降低。为说明的目的，约113离子/cm2的离子浓度可以处于或接近水平轴线上第一标记174，而约119离子/平方厘米的离子浓度可处于或接近第二标记176处。一般来讲，离子的浓度应处于提供增强强度的一定水平。如曲线172所示，过高的浓度可能降低蓝宝石的强度。
[0107]虽然上述许多讨论涉及的是蓝宝石部件100的表面，但是应当理解，蓝宝石部件的边缘104也可以进行离子注入，而上述讨论也同样适用于蓝宝石部件100的边缘104。具体地，图3的支撑构件140可以被配置为以一种方式夹持该蓝宝石部件100，该方式允许边缘受到离子流的冲击，如图9所示。边缘104可以用相同或不同浓度注入与顶表面102和/或底表面103的离子相同或不同的离子。支撑构件140可以被配置为旋转，使得蓝宝石部件100的所有边缘104都可以暴露于离子注入。此外，支撑构件140可被配置为在不同方向上移动，以适应边缘形状。例如，支撑构件140可倾斜，使得离子可以更直接地冲击直线边缘或斜切边缘，或其它边缘结构。
[0108]图10示出蓝宝石构件的斜切边缘180。另外，该斜切边缘上的曲线182示出了离子注入的相对浓度。如图所示，离子可以更集中在或靠近边缘180的平坦部分，因为它可以最直接地接收到离子流。边缘180的倾斜部分可以具有较低浓度的离子。然而，在一些实施例中，该浓度可以在整个边缘180的所有部分都一致。例如，在支撑构件140能够倾斜的实施例中，倾斜的边缘可以直接受到离子流的冲击，并且离子浓度可以在整个边缘180上变化，或在整个边缘180上基本上一致或基本上相同。
[0109]离子注入限制的一种可能是处理深度。一般来讲，离子注入可能被限制在大约I微米的最大深度，由相对于注入表面限定。因此，存在这样的风险:加工缺陷或操作损坏可能引起划痕或缺陷，其穿透材料表面的深度比被处理层更深，从而限制其在防止裂纹扩展方面的有效性。为了改善该工艺，离子注入完成以后，可以在每个注入步骤之间连续进行高温热处理，或在一个或多个连续注入步骤之间完成。
[0110]在这些实施例中，一次注入完成后，可导致晶格应变到一个深度x。通过在高温下处理该材料，扩散将允许注入的离子扩散到材料内更深的深度χ+y，同时降低离子在表面上的浓度。接下来可进行又一次注入步骤以再次提高表面上的离子浓度水平。这些步骤可以重复进行，以产生一个最终处理层，其将具有与常规单一处理相同的表面应力水平，但比其它方式具有更大的离子穿透深度。
[0111]图11示出了离子通过加热步骤扩散到更深的晶格层。可提供热源190来加热表面102或加热该蓝宝石部件100。当蓝宝石部件被加热时，晶格结构150会变松弛，并且离子154可以扩散到晶格结构的更深的层中。在一些实施例中，终端站112或真空室(图2A或图2B)可以作为一个烘箱，或者可以以其他方式被加热，使得蓝宝石部件100不在加热和注入步骤之间移动。在其它实施例中，多批蓝宝石部件可以交错并在加热和离子注入步骤之间交替，使得当一个批次在终端站112时，另一批次可以被加热，例如在终端站112外面的烘箱内，或在终端站烘箱112内。
[0112]扩散可使外层中离子的浓度降低、接近或邻近注入表面中离子的浓度。这样，可以用随后的离子注入步骤来补充离子到外层中，如图12所示。通过注入和加热步骤的结合，离子可以注入更深的晶格结构，以帮助防止缺陷在表面之下的层处扩展。
[0113]在一些实施例中，可以实施多个加热器和/或多个离子注入系统。在一个实施例中，第一离子注入器可注入第一元素的离子，并且第二离子注入器可以注入第二元素的离子，以达到期望的效果。在每个离子注入步骤之间，或在两个或多个连续的离子注入步骤之间，可以用加热器帮助扩散先前注入的离子。
[0114]图13示出了离子注入之后的部件100，其中顶表面102的第一区域200被注入的离子染色(例如，变黑或给予另一种颜色)，并且第二区域202保持基本上澄清或透明。一般来讲，第一区域200可包括顶表面102的周边部分，并且第二区域202可包括顶表面的中心部分。在一些实施例中，可以在离子注入过程中使用掩膜，以创建不同的(例如，透明和彩色的)区域。
[0115]从工艺的角度来看，离子注入可在后处理退火之后和装饰之前进行，因为注入可能会损坏或影响任何表面油墨或涂料，并且可以预计在缺陷最少的表面会获得最成功的效果。图14是根据本公开的实施例的处理蓝宝石部件的方法210。
[0116]最初，蓝宝石晶体生长(方框212)。然后蓝宝石晶体可被切割(方框214)以形成蓝宝石部件，然后通过退火过程(方框216)。蓝宝石部件的一个或多个表面可随后被离子注入的离子流中的离子轰击(方框218)。在离子注入期间，蓝宝石部件的位置可以相对于离子流进行调控以恰当将离子注入到每个所需的表面。另外，蓝宝石部件的某些区域可以在一个或多个离子注入步骤期间被掩蔽，以达到所需的浓度，和/或期望的所选择的离子注入到某些区域，而不注入其它区域。接下来，蓝宝石部件可被加热以使离子扩散到更深的晶格层(方框220)。
[0117]加热后，蓝宝石部件可再次被离子轰击(方框222)。离子注入、操纵、掩蔽，和加热/扩散步骤可以以任何顺序、数量或组合进行重复，以达到期望的离子选择、注入深度、浓度、颜色和其它性质。
[0118]随后，可以执行后处理步骤如油墨掩膜应用(方框224)。通常，离子注入之后不大可能会有抛光步骤，原因是为了保持压缩应力和其它所需的性质。另选地，在离子注入到表面中之后，可以进行光抛光步骤或其它注入后表面加工工艺。
[0119]还可实施其它技术以填隙或以其它方式将离子注入蓝宝石的晶格结构。例如，在一些实施例中，蓝宝石构件可涂覆有离子浆液或糊剂，并且电流可以被施加到该浆料中，以便将所选择的离子嵌入在所选择的表面中，到选定的深度。另选地，可以利用如上所述的等离子体浸没工艺，无论是单独使用或与离子束沉积、离子浆料或其它离子沉积方法相组合。
[0120]图15示出了离子浆液法。特别地，显示了蓝宝石构件230，其中离子糊剂232被涂覆在蓝宝石构件230的一侧102或两侧(或每侧)103上。电子端子234(例如，具有相反的电压土Vo的单独的、一体的或唯一的端子)电耦接至离子糊剂232或蓝宝石构件230，并且电流± 10通过端子234被施加到离子糊剂，例如利用电流源或电源238。
[0121]具体地，端子234可以施加相反的电荷或电压土Vo到蓝宝石构件230的不同(例如，主要相对的)侧102，103上，使得离子流过所选择的注入表面(例如，顶表面102或底表面103)。端子234的电荷或偏压电压可以在一定程度上比离子束和等离子体沉积工艺中低，并且也可以被交替，使得离子糊剂232中的离子被注入到所述蓝宝石部件或构件230的每侧102和103中，或注入蓝宝石构件230的边缘中，或注入蓝宝石构件230的侧102，103和边缘104的组合。即，阴极和阳极可被切换(或也可以使用一个接地端子234和带电压±%的另一端子234)，以提供交流(AC)或直流(DC)偏压，以用于将离子糊剂或浆液232中的离子注入到蓝宝石构件230的所选择的侧102，103和/或边缘104。
[0122]图16示出了端子234的偏压产生沿着箭头236方向的(例如，正的)离子流。可以使用任何合适的电源238来施加电流± 1到离子糊剂232。例如，在一些实施例中，交变电流(AC) ±1可被施加到离子糊剂232来注入离子。在其他实施例中，直流(DC) ±1可施加到离子糊剂232，并且端子234的极性可以周期性地切换。在另外的其他实施例中，电源238中可包括一个或多个开关电容器，并用于为终端234提供脉冲电荷。
[0123]—般来讲，扩散进入蓝宝石构件230可比扩散出蓝宝石构件的速度更快，使得该方法完成后有离子被注入蓝宝石，例如填隙式或通过取代进入晶格。另选地，离子可占据空晶格位点，或者在晶体晶格内形成基本上无定形结构的区域。离子糊剂232可包括至少一种离子元素和用于所选择的离子元素的合适介质(或多种合适的介质)。所选择的离子或离子元素的尺寸和化学性质可以与如上所述的磁体四极透镜和等离子体浸没系统的离子大致相同或相似。
[0124]应当理解，图15和16中所示的离子注入系统也可连同上述加热步骤一起实施，以帮助离子进一步扩散到蓝宝石的晶格晶体结构。在一些实施例中，在离子糊剂232仍位于蓝宝石构件2