在过去的几十年中，蓝宝石晶体得到了广泛地应用，如作为GaN 蓝绿光半导体二极管最实用的衬底材料、高功率激光器理想的窗口材料和激光基质材料等。目前采用温度梯度法、泡生法已能生产出多种级别的蓝宝石晶体，如80 kg 级、120 kg 级和150 kg 级等。
蓝宝石晶体在长晶过程中，晶体内不可避免的会出现应力，尤其对蓝宝石晶棒而言，在掏棒加工过程后还会引入额外的加工应力。存在应力的蓝宝石晶棒在切割时可能造成线弓弧度较大，切割精准度低等问题。这些问题可能增加晶片切割面的应力，使切割后的晶片翘曲度( warp) 和弯曲度( bow) 更大。另外，晶片进行常规的退火处理( 1400 ℃左右) 后，晶片内部的应力仍无法释放，因此，晶片在后续的研磨和倒角加工时容易产生崩边、裂纹、翘曲、散光等问题，这将进一步降低蓝宝石晶片的良品率。因此，为提高晶片加工的良品率，及时消除蓝宝石晶棒的内部应力是十分必要的。此外，在以钨笼作为加热元件的生长炉中，钨原子( W) 和少量的钼原子( Mo) 在高温下可能以固态扩散、渗透等形式随机进入熔体，使晶体内部产生晶格畸变、位错、晶界等缺陷，同样可能影响蓝宝石晶体的品质。
根据已有的报道，徐军等将温度梯度法( TGT 法) 生长的蓝宝石晶体依次经中高温氧化气氛( 1600℃ 空气气氛) 恒温 120 h、高温还原气氛( 1900 ℃ 氢气气氛) 恒温 120 h 进行释放应力、去色退火处理， 即“两步法”退火处理，晶体变成无色、透明［1］。经测试，蓝宝石晶体的完整性、光学透过率均有显著提 高。但采用两步法进行退火处理，时间成本和退火工艺成本较高。 我们经过前期工艺探索研究，现提出“一步法”高温退火工艺，即在1750 ～ 1800 ℃ 空气气氛中直接进行高温退火，保温时间根据晶体品质而定( 一般不超过 40 h) 。其一，将蓝宝石原料中的可能含有的低价态杂质离子( 如 Cr3 + 、Ti3 + ) 充分氧化成高价态( Cr4 + 、Ti4 + ) ，进一步减少晶棒的色差，增加晶棒品质。 其二，钨和钼原子 ( W ＆ Mo) 经氧化后生成 WO3 和 MoO3 ，二者在高温下易升华，W ＆ Mo 原子以气态的形式脱离晶棒。 其三，高温退火处理是消除晶体内部应力的最佳方法，且温度越高，退火时间越短［2 -3］，且与现有两步法工艺相比， 本工艺大大缩短了退火周期。
本工艺使用的高温退火炉( LGYL-1800AAA-30，Nanjing， Polytechnic Yulong New Materials Polytron Technologies Co． ，Ltd． ，China) 外形示意图如图1。将待退火的蓝宝石晶棒( 或其他蓝宝石产品) 置于退火炉内退火，按照既定的升温曲线升至1750 ～ 1800 ℃并恒温40 h 左右，而后按照既定的降温曲线降至室温。整个工艺明显缩短了蓝宝石晶棒的退火周期，节约了退火的时间成本和工艺成本。
