具体实施方式

相对较大的晶体材料，例如蓝宝石(例如单晶α-氧化铝)，因其独特的性质和应用而引起了工业和研究兴趣。例如，因为蓝宝石可能没有那么多的晶界，所以与其他材料相比(例如，与具有相同化学和结晶相的多晶氧化铝(PCA)相比)，蓝宝石可能具有更好的性能。用于制备或制造蓝宝石的其他工艺可包括将籽晶浸入熔体中，并连续拉动材料以形成晶体。然而，这一工艺和其他用于制造相对较大晶体材料(例如蓝宝石)的工艺既昂贵又缓慢。

具体地，一些制造技术可能需要延长时间、预处理工艺或两者兼而有之，以获得相对较大晶体材料。作为一个示例，固态蓝宝石制造技术(例如，用于高压钠(HPS)灯或HPS光应用)可包括在含H₂的气氛下在高温(例如，1800℃以上)下加热PCA。通过蒸发自含式氧化镁(MgO)或通过添加其他掺杂剂，可能会发生异常晶粒生长(AGG)，并且具有某些迁移率的晶界可能成核并迁移，从而形成蓝宝石晶体。这样的工艺可允许通过转化预形成的PCA来制造蓝宝石，但这样的制造工艺可能需要数小时(例如，超过10小时)才能完成。此外，由于高温可能会作用于PCA的大面积区域，因此可能会发生多次AGG。因此，通过这些工艺形成的蓝宝石通常由多个大晶粒组成，并且小的(例如15-50微米(μm))未转化的晶粒陷入在大晶粒中。

在其他示例中，热源可用于将PCA(例如，PCA管)固态转化为蓝宝石。然而，这些技术可能需要在处理前对PCA进行预处理以降低MgO含量(例如，PCA管在处理前可能需要低于百万分之100(ppmw)的MgO，在一些情况下需要低于50ppmw的MgO)。这些用于降低MgO含量的预处理技术(例如，在使用局部热源制造蓝宝石之前)提高制造成本，并且同样需要延长时间。例如，PCA管转化可能需要10小时的热源处理以避免热冲击。此外，用于将PCA转化成蓝宝石的这些和其他技术可能无法控制转化的位置或方向(例如，控制转化后蓝宝石的厚度)。因此，可能需要改进技术以减少制造蓝宝石和其他具有大晶粒的结晶材料的时间和成本。

本文所述的新技术和新装置可以从多晶材料(例如，PCA)的带材或片材有效制造相对较大晶体材料，例如单晶材料。具体地，本公开的各个方面可包括处理带材或片材，以将多晶材料转化成大晶体材料或单晶材料(例如蓝宝石)的一个或多个晶粒，这可相对快速地完成并降低制造成本。

所述技术可包括使用多个热源同时加热多晶材料的带材或片材，其中所述带材或片材的至少一部分可位于由第一热源(例如，火焰、熔炉、烤炉、微波)加热的一般区域中，同时在该一般区域中由第二热源同时加热，该第二热源可在有限区域内更加集中、局部或聚焦(例如，激光、聚焦红外(IR))。在一些情况下，当由第一热源加热带材时，局部热源可以横跨带材进行扫描。在一些示例中，在所述带材和一个或多个热源之间可能存在相对运动(例如，当带材的特定区域由局部热源扫描时，带材可以移动通过由第一热源加热的体积)。在任何情况下，由两个或多个不同热源同时加热可引发和驱动晶粒生长，并在处理的带材/片材的至少一个表面上产生至少大晶粒。

在一些示例中，所述技术可使用烧结(或至少部分烧结)的固态多晶带材或片材，或由较厚材料卷成的固态带材或片材。与PCA管或其他材料相比，所述带材或片材可以具有相对较小的厚度(例如，40μm)，并且所述带材或片材也可以不具有长度或宽度限制。此外，所述带材可以是柔性的，并且可以允许各种制造技术，例如卷对卷工艺。此外，在使用所述技术进行处理之前，对带材或片材可能不存在任何成分或含量限制(例如带材的MgO含量)。例如，多晶材料的带材可能包含500ppmw的MgO，并且该带材可能不需要预处理(例如，热处理或其他工艺)以降低MgO含量。因此，所述技术可以有利地减少制造大晶体材料的处理时间和成本。

所述技术还可以以更高的速度转化所述带材或片材的多晶材料，其中所述多晶材料可以以0.2英寸/分钟或更高的速度(例如，2英寸/分钟、20英寸/分钟等)转化，从而能够以比其他技术短得多的时间(例如，以秒和分钟的数量级而非数小时)处理多晶材料的带材或片材。在一些方面，通常可以控制多晶材料向较大晶体材料(例如蓝宝石)的转化，使得较大晶体材料从带材或片材的表面制造(例如，至特定的深度)。在其他情况下，多晶材料向具有大晶粒的结晶材料(例如蓝宝石)的转化可在带材/片材的整个厚度上实现。经处理的材料的大晶粒可沿第一方向取向，使得经处理的材料的基面(晶体体系中垂直于主轴的平面)可与带材的表面对齐。此外，所述工艺可以是卷到卷工艺或卷到片(例如，单个化的片材)工艺。

在使用所述技术处理后，包含具有相对较大晶粒的结晶材料的带材可用于多种应用，包括透明抗刮擦手机外壳、平面波导、激光晶体、抗蠕变陶瓷、抗蠕变金属、电子基板、超导体基板、高温陶瓷超导体、离子导体等。值得注意的是，尽管本公开的一些示例是参照将氧化铝陶瓷转化为大晶体材料(例如，将PCA转化为蓝宝石)进行描述的，但是本公开不限于这些材料。例如，所述带材或片材的处理可不限于晶体陶瓷，而是也可用于晶体金属、半导体材料或其他材料。

本公开的特征首先在参考图1所述的制造装置的上下文中描述。本公开的特征进一步在参考图2-6所述的处理技术、包括结晶材料的处理带材、氧化铝带材的横截面图和流程图的上下文中描述。

图1示出了根据本文公开的示例的支持多晶材料固态转化的装置100的示例。装置100可包括第一热源105和第二热源110，其可用于向包含多晶材料120(例如，PCA)的带材115施加热量。装置100可配置用于处理带材115，以将带材115的多晶材料120转化为结晶材料125(例如，相对较大晶粒的晶体材料、单晶材料、单晶质材料、蓝宝石材料等)，该结晶材料125具有比多晶材料120的晶粒更大的一个或多个晶粒。在一些示例中，所述装置可包括移动部件155、或张力部件160、或支撑部件165或其任何组合。

通过装置100处理带材115可包括将来自多个热源(例如，第一热源105和第二热源110)的能量(例如，单独地、同时地、同步地)施加到带材115。

在一些示例中，第一热源105可以是便于通过对流或通过辐射(例如，对流型热源、辐射型热源)或两者进行热传递的热源的示例。例如，第一热源105可以是向带材115施加热量的烤炉、火焰、喷灯或燃烧器的示例，其中第一热源105可以加热带材115的第一体积130。第一热源105还可以加热大于第一体积130的体积140(例如，包括围绕带材115的气氛)，其中体积140可以至少包括(例如，包括)带材115的第一体积130。作为示例，第一热源105可以是加热带材115的第一体积130的熔炉、微波、烤炉等的示例。因此，第一热源105可以在带材115的整个厚度上加热带材115。

装置100的第一热源105可以位于相对于带材115的一个或多个不同位置、方向或邻近处。例如，第一热源105可位于带材115的第一表面150-a的相对面，例如当第一热源105包括火焰或燃烧器时。第一热源105和带材115之间的距离也可以控制或配置，从而可以控制或改变(或两者兼而有之)加热第一体积130的温度来处理带材115。第一热源105的不同取向和位置是可能的。第一热源105可配置为控制带材115的至少第一体积130的温度(例如，响应于或能够补偿第二热源110的配置)。此外，第一热源105可包括产生热量的装置的丝或其他部件。

第二热源110可以是加热带材115的第二体积135的局部或集中热源的示例，例如，该第二体积135可以在带材115的第一体积130内。因为第一体积130可由第一热源105加热，所以可在第一体积130内的第二体积135可由第一热源105和第二热源110同时加热。在第二体积135处的来自第一热源105和第二热源110的热量的同时施加可驱动在第二体积135内的晶粒生长，并且将多晶材料120转化为具有相对较大晶粒的结晶材料125(例如，单晶材料)。

第二热源110可以是辐射型热源的示例，例如激光或聚焦IR等。第二热源110可配置为使用一种或多种图案或方案向带材115的表面150上的集中区域或局部施加热量(例如，并且延伸至带材115的一定深度以加热一定体积的带材115)。此外，第二热源110可配置为控制第二体积135中的带材115的温度(例如，基于对第一热源105的配置的考虑或调整)。第二热源110可位于相对于带材115的一个或多个不同位置、取向和邻近处。例如，如第二热源110-a所示，第二热源110-a可位于带材115的第二表面150-b的相对面。替代地，第二热源110可位于带材115的第一表面150-a的相对面，如第二热源110-b所示。第二热源110(例如，第二热源110-a、第二热源110-b)可从相对于第一表面150-a或第二表面150-b的一个或多个不同角度和方向向所述带材(例如，向带材115的第二体积135)施加热量。在任何情况下，第二热源110可以通过照射第二体积135来加热带材115的第二体积135。值得注意的是，其他类型的热源和额外的热源也是可能的和预期的，并且本文所述的示例不应被认为是限制性的。

加热带材115的第二体积135可包括横跨带材115扫描第二热源110，其中所述扫描可根据特定图案进行。作为示例，第二热源110可以是激光的示例，并且激光可以使用光栅图案横跨带材115进行扫描。附加地或替代地，所述激光可以形成宽束(例如，光片或其他构型)，当宽束横跨带材115进行扫描时，该宽束可以连续加热第二体积135的不同部分。在一些示例中，当第二体积135由第一热源105同时加热时，宽束可以横跨带材115进行扫描。因此，第二热源110和带材115可以相对于彼此移动。

所描述的用于转化带材115的材料的技术可以是短时的(transient)、连续的或静态的。例如，可以通过装置100的移动部件155在某个方向上移动或平移带材，其中移动部件155可以配置为移动带材115(例如，根据某种移动配置等连续地)。附加地或替代地，带材115可以是静止的，并且装置100和/或热源可以相对于带材115连续地移动。在其他示例中，带材115和装置100可以相对于彼此移动。此外，带材115可通过移动部件155相对于第一热源105、第二热源110或两者移动。移动部件155可以是单独的电机或具有一个或多个其他部件的电机或能够移动带材115或装置100中的一个或二者的其他装置或其部件的示例。

当带材115的第二体积135由热源同时加热时，相对于装置100(或一个或多个热源)移动带材115可使晶粒沿带材115的长度生长，这可导致制造具有相对较大晶粒的氧化铝带材，该相对较大晶粒完全覆盖至少一个表面(例如，完全覆盖带材的宽度)。

具体地，第一体积130和第二体积135可基于带材115的运动而动态地变化。在一些示例中，第一体积130和第二体积135可以随着带材115的移动而沿着带材115的长度前进(例如，当第一热源105施加于带材时，以及当第二热源110施加于带材115时)。因此，由第一热源105和第二热源110同时加热的带材的一个或多个部分可导致在至少第一表面150-a上(以及达至所述带材的某一相关深度/体积)的多晶材料120沿带材115的长度转化为结晶材料125。

换句话说，第二体积135内一部分带材115可由第一热源105和第二热源110加热，驱动该部分处的晶粒生长。随着带材115移动，带材115中同时承受第一热源105和第二热源110的部分会在带材115的长度方向(例如，带材的纵向方向)上动态地增加，这可以在带材115移动的同时将额外的多晶材料120转化为结晶材料125。此外，如下文进一步详细描述的，结晶材料125可以在带材115的横向方向上制造。在一个示例中，由于带材由第一热源105和第二热源110同时加热，因此结晶材料125的尺寸可以例如从带材115的中心向外朝向带材115的边缘增加。

多晶材料120向具有比多晶材料120的晶粒更大的晶粒的结晶材料125的转化通常会从带材115的表面150穿过带材115的一定深度发生。例如，如参考图3B、图4A和图4B进一步详细描述的，多晶材料120可以在从第一表面150-a延伸至第一深度的带材115的一定体积中被转化。在一些情况下，向结晶材料125的转化可发生在施加第一热源105的相同表面150上(例如，带材115的第一表面150-a)，例如在第一热源105是火焰、喷灯或燃烧器的情况下。在其他示例中，表面150a上向结晶材料125的转化可以与第一热源105或第二热源110中的一个或两个的定位、位置或取向无关。因此，经处理的带材115可包括一部分或一定体积的多晶材料120(例如，穿过带材115距第二表面150-b的深度)和另一部分或另外体积的具有相对较大晶粒的结晶材料125(例如，穿过带材115距第一表面150-a的深度)。

作为由装置100执行的转化过程的说明性示例，除其他外，在另一个热源之外还可以使用激光或其他集中的、局部的热源来转化多晶氧化铝带材，从而制造具有相对较大晶粒的氧化铝带材，该相对较大晶粒覆盖一个表面150。丙烷喷灯火焰(例如，第一热源105)可用于从一侧(例如，对应于第一表面150-a)加热氧化铝带材，以及二氧化碳(CO2)激光(例如，第二热源110)可用于从另一侧(例如，对应于表面150-b)在大致相同的区域或位置横跨氧化铝带材进行扫描。也就是说，铝带材可以穿行由丙烷喷灯火焰加热的区域，同时用CO2激光扫描氧化铝带材。氧化铝带材的温度可由第一热源105(例如火焰)和第二热源110(CO2激光)二者进行控制。

在该示例中，带材115的起始材料(例如，在使用装置100处理之前)可包括完全烧结的(或至少部分烧结的)氧化铝带材(例如，包含Al₂O₃)。在一些情况下，氧化铝带材可具有99.95％的纯度和均匀的多晶微观结构。在一些情况下，氧化铝带材可以具有大于99％的相对密度，并且带材115的多晶材料120可以具有1.5微米的晶粒尺寸。在一些示例中，氧化铝带材可以含有按重量计500ppm的MgO。氧化铝带材可以用这种或不同重量含量的MgO处理，并且氧化铝带材可以不需要预处理来降低或改变MgO含量。带材115还可以排除例如带材115表面上的掺杂物，例如二氧化硅(SiO₂)。

带材115可以是氧化铝带材陶瓷、柔性陶瓷带材等的示例。例如，本示例的带材115可以是40μm厚的氧化铝带材，并且可以是1英寸宽、4英寸长。然而，也考虑其他带材尺寸。例如，氧化铝带材可宽于1厘米(例如，2.5厘米宽，或可宽于10厘米，或宽于30厘米)。同样地，氧化铝带材可以长于1厘米(例如，5厘米、10厘米，但也可以在面积允许的情况下尽可能长)。此外，尽管氧化铝带材可为40μm厚，但其可为任何厚度(例如，20至1000μm之间)。还值得注意的是，尽管本公开的各个方面是参照带材115进行描述的，但是也可以使用片材(例如，氧化铝片材)或其他类似结构。

激光束(例如，第二热源110的)可以例如具有8毫米的直径和88瓦(W)的功率。然而，可以使用具有不同功率和直径的激光。在一个示例中，激光可以以4500毫米/秒的速度横跨氧化铝带材进行光栅扫描(rastered)，扫描宽度为60毫米。在另一个示例中，激光可以以4500毫米/秒的速度横跨带材宽度进行连续扫描(例如，代替光栅扫描)。在扫描结束时，激光束可以步进(step)0.025毫米。在一些示例中，沿着氧化铝带材长度的有效激光移动速度可以是1.8毫米/秒，但是不同的速度也是可能的。在一些情况下，激光可以在不到30秒的时间内扫描1.5英寸的带材长度。由装置100执行的将多晶材料120转化为结晶材料125的过程的速度可以是每分钟0.2英寸或更高。例如，带材可以以每分钟2英寸、每分钟20英寸或每分钟200英寸的速度移动。因此，与其他耗时数小时的工艺相比，所述氧化铝带材可以以更高的速度处理。

当氧化铝带材穿过丙烷火焰喷灯和CO2激光(例如，第二体积135由第一热源105和第二热源110同时加热)时，可以获得完全覆盖氧化铝带材第一表面150-a的大晶粒。因此，经处理的带材115可包括至少一部分结晶材料125，该结晶材料125包括比多晶材料120的晶粒更大的一个或多个晶粒(例如，大晶粒)。热源的同时施加可导致多晶材料120转化为单晶材料(例如，蓝宝石)。在一些情况下，大晶粒的横向尺寸可大于500μm。在一些示例中，大晶粒的横向尺寸可与带材的横向尺寸一样大。在一些示例中，大晶粒的深度尺寸可以大于10μm，并且可以与带材的厚度一样深。因此，经处理的带材可以完全是单晶蓝宝石带材。

在一些示例中，可以在将多晶氧化铝带材转化为具有完全覆盖一个表面150的相对较大晶粒的氧化铝带材的方法中(例如，期间或之后)使用张力，其中该张力可以改变或变换转化后的氧化铝带材的形状。这里，张力部件160可以向带材115的一个或多个位置施加张力。作为说明性示例，当氧化铝带材穿过第一热源105(例如，丙烷火焰喷灯)和第二热源110(例如，激光)时，可通过在带材115的一端施加重量同时通过移动部件155(例如，电机)以稳定的速度拉动另一端来控制张力。在一个示例中，张力部件160可向带材115施加200克的重量，同时带材115可由移动部件155以每分钟2英寸的速度拉动。张力部件160可在由第一热源105和第二热源110同时加热带材115(例如，第二体积135)的同时向带材115施加张力。在其他示例中，张力部件160可以在带材115由第一热源105和第二热源110同时加热之后施加张力。

在一些示例中，带材115可被处理多次，这可使经处理的带材115的结晶材料(例如，单晶材料)的量增加。例如，在带材115通过装置100处理后，得到沿带材115的长度具有相对较大晶体材料(例如，结晶材料125)的带材，一个或多个热源，例如第一热源105或第二热源110或两者，可用于向带材115施加热量，例如第二次施加。在这种情况下，对带材115的额外处理可导致沿带材115的长度形成更大量的具有大晶粒的结晶材料125(例如，蓝宝石材料从第一表面150-a的深度增加)。

更具体地，通过施加第一热源105或第二热源110(例如，施加到第二体积135)或两者的额外处理可导致多晶材料120的某部分或子集(例如，在带材115的初始处理后剩余的部分或子集)转化为结晶材料125。如参考图4A和图4B所述，结晶材料125的深度可由于多次(例如，顺序地)额外处理带材而增加。带材115可被处理任意次数，这在一些情况下可导致制造结晶材料125的带材115(例如，不包含或包含痕量的多晶材料120)。在一些示例中，带材115的第二体积135可同时被第一热源105或第二热源110或两者同时加热多次(例如，第二热源110的额外扫描)。附加地或替代地，带材115的第二体积135可由第三热源(例如，类似于第一热源105)和第四热源(例如，类似于第二热源110)同时加热。在一些情况下，第一热源105、第二热源110、第三热源和第四热源可以是相同或不同类型的热源。附加地或替代地，带材115可在与初始处理不同的方向或取向上处理。例如，带材115可以被处理一次，然后翻转并再次处理。

装置100的支撑部件165可以例如在处理之前保持带材115。支撑部件165可以是卷轴或类似装置的示例，其在处理前保持带材115，并潜在地为处理提供一定的刚性。附加地或替代地，带材115的处理可以是卷对卷工艺，并且第二支撑部件可以用于在带材115被处理后保持带材115。在其他情况下，经处理的带材115可被单一化成(singulated into)两个或更多部分的具有大晶粒的结晶材料125。

装置100执行的一个或多个方面可导致具有完全覆盖至少一个表面150的大晶粒的氧化铝带材115。经处理的带材115可具有允许各种应用和用途的形状或形式要素，并且由装置100制造的氧化铝带材可被卷制。所述制造技术和装置100可提供增加的速度和降低的制造成本以及其他益处。例如，转化为相对较大晶粒的晶体材料(例如蓝宝石)的氧化铝带材(或氧化铝片材或PCA片材)可以改善氧化铝的许多性能，例如抗划性、导热性、光学透射率等。此外，可以在带材处于固态时(例如，不熔化带材115)进行氧化铝带材的转化。

所述制造技术可产生各种组成的长单晶带材或片材。所述技术还可以制造大尺寸、薄的氧化铝带材，其具有完全覆盖至少一个表面的大晶粒。这种形式要素以及本文所述的大晶体材料和单晶材料的优异性能在薄陶瓷基板行业中是独特的。因此，在本文所述的经处理的带材115可在各种商业应用中提供一个或多个优点，例如电子设备的基板、电子设备(例如电话、手表)的覆盖体、绝缘体等。此外，所述技术可以降低制造成本，并且也可以不需要高温熔炉和/或受控气氛。该工艺可以以至少每分钟0.2英寸的速度连续进行，并且潜在的卷对卷工艺可以进一步降低制造成本。在一些情况下，所述工艺和设备可以制造长度增加(例如，几米长)的薄的单晶带材和/或片材。

图2示出了根据本文公开的示例的支持多晶材料固态转化的制造方案200的示例。制造方案200可以由诸如参考图1描述的装置100的装置执行。例如，所述制造方案可以包括包含多晶材料220的带材215(例如，氧化铝带材)，其可以是参考图1描述的带材115的示例。

制造方案200可用于使用可加热带材215的第一体积230的第一热源(例如，火焰、喷灯、熔炉、烤炉)并使用同时加热带材215的在第一体积230内的第二体积235的第二热源来处理所述带材。同时加热带材215的至少第二体积235可以将多晶材料220转化为结晶材料225，结晶材料225具有比多晶材料220的晶粒更大的一个或多个晶粒。在一些示例中，结晶材料225可以是单晶材料。在一些情况下，结晶材料225可以是蓝宝石材料。

制造方案200可包括使用沉积在带材215上的成核晶体250(例如，籽晶)，其中可通过利用成核晶体250获得结晶材料225的一个或多个不同取向。通过使用制造方案200，可以制造具有覆盖带材215的至少一个表面的大晶粒的氧化铝带材。

如本文所述，向带材215施加多个热源可驱动带材215表面上相对较大晶体材料(例如，结晶材料225)的晶粒生长至带材215的一定深度。

相对较大晶体材料可以在带材215上具有特定的取向。例如，相对较大晶体材料的一个或多个晶粒可以具有这样的取向，该取向使得大晶体材料的基面与带材215的平面或表面对齐或几乎对齐。在一些情况下，成核晶体250可用于引发带材215的晶粒生长。例如，成核晶体250可被沉积在带材215上，并且当包括成核晶体250的带材215的体积在第二体积235内(例如，由多个热源同时加热)时，成核晶体250可引发具有大晶粒的结晶材料225的晶粒生长。在其他实施方案中，所述晶体可以以其他方式对齐和/或所述体系可以不包括基面。

此外，如制造方案200所示，结晶材料225的生长可以从成核晶体250的位置或其附近开始。随后，当带材215相对于热源移动时(或者，当热源相对于带材移动时)，晶粒生长可扩散至带材215的边缘。具体而言，当带材215的连续部分动态地位于同时被加热的第二体积235内时，结晶材料225的尺寸可以在带材215的横向尺寸和纵向方向(对应于带材215的长度)上增加。在一些示例中，具有大晶粒的结晶材料225可以覆盖带材215的表面，并且可以具有与带材215的宽度255相同的宽度。

结晶材料225的一些组成和取向可通过使用成核晶体250(例如，通过籽晶的强制成核)来控制或增强，并且不同的结晶形状或结构可用于成核晶体250。作为一个示例，成核晶体250可以具有六边形晶体取向。在其他示例中，替代的六边形取向260可用于成核晶体250。附加地或替代地，立方晶体取向265可用于成核晶体250。在一些情况下，交替的立方取向270可用于成核晶体250。可以使用成核晶体250的其他形状、尺寸和取向，并且所述示例不应被认为是限制性的。成核晶体250的形状、取向或结构可以改变所形成的结晶材料225在带材215的表面上和体积内的取向。

图3A和3B示出了涉及多晶材料固态转化的带材300的示例。

例如，图3A可以示出已经使用本文所述技术处理的带材300的表面。更具体地，带材300可示出氧化铝带材的示例，例如参照图1和图2描述的带材115或带材215，其通过使用第一热源(例如火焰、烤炉)和第二热源(例如激光)同时加热带材300而处理。在一些示例中，带材300可包括其他材料，例如结晶金属、半导体材料或其他陶瓷材料。

由于同时加热，带材300的表面可相应地包括相对较大晶体材料。具体地，带材300可以在其表面上包括相对较大晶体材料或单晶材料。至少施加了第二热源(例如，激光、聚焦IR或其他辐射型热源)的带材300的处理区域305可具有比带材300的未处理区域310更高的透明度。处理区域305(例如激光处理区域)可相应地包括已在带材300的表面上形成的一个或多个大晶粒315。此外，在处理区域305内，可能存在具有甚至更高透明度的区域320。在一些示例中，区域320的尺寸可以类似于带材300由第一热源加热的区域的尺寸，例如在如本文所述的使用火焰或喷灯作为第一热源的示例中。

图3B可以示出带材300的横截面301的示例。例如，经处理的带材300的横截面301可示出参照图3A描述的区域320的一个或多个部分。如本文所述，大晶粒315可以位于带材300的表面325上。大晶粒315可对应于从带材300的表面325开始并延伸至带材300的一定深度的带材300的体积。例如，大晶粒315距表面325的深度可为至少10μm。在一些示例中，大晶粒315可具有至少数百微米长(例如，横向地沿带材300的表面325)的尺寸，并且还可纵向延伸数百微米(例如，对应于带材300的长度)。然而，大晶粒315的体积可以在一个或多个方向上具有不同的尺寸。

横截面301还示出了具有多个晶粒335的带材300的多晶材料330，其中一个或多个大晶粒315(例如，结晶材料的)可以大于多晶材料330的晶粒335。晶粒335可以具有变化的尺寸，并且可以具有彼此不同的取向(例如，随机取向)。相比之下，大晶粒315可以具有与另一大晶粒315相同的取向，或者可以具有对应于六边形或三斜形晶体结构的取向。在一些示例中，大晶粒315可以是单晶材料的示例。单晶材料可以不具有晶界(例如，除了表面325之外)，并且可以横跨带材的宽度延伸。此外，在一些示例中，单晶材料可以具有横跨大晶粒315的体积周期性重复的原子结构。

在一些示例中，当在不同条件下处理时，使用多个热源(例如激光处理和额外的火焰加热)同时加热带材300可得到不同的微观结构。例如，带材300的原始微观结构在烧结后可能具有一定的多孔性。在横截面301所示的微观结构中(例如，在通过两个不同的热源同时施加热量后)，可以形成大晶体(例如，所述大晶粒315)。在一些方面，多晶材料330的晶粒335在未处理带材的体积上大于多晶晶粒的初始尺寸(例如，对应于未处理区域310)。

在一些情况下，通过在没有第一热源的情况下对氧化铝带材300施加相同的激光处理(例如，仅使用第二热源施加热量)，带材300的微观结构可以变得更密集而没有太多的晶粒生长。或者，通过在氧化铝带材300上施加高功率激光(例如，作为第二热源)进行处理，并且在没有第一热源的情况下，一些晶粒可以生长至略大于多晶材料330的晶粒335的尺寸。这种晶粒生长可以是由于激光的功率增加而获得较高温度的结果。在一些情况下，仅通过激光处理可能不存在大的晶体，其中来自第一热源(例如火焰、烤炉等)的同时热量的添加可以导致大晶体的形成，即使在仅使用第一热源加热未观察到变化的情况下。

在一些示例中，大晶粒315可以取向为结晶材料(例如蓝宝石晶体)的基面(0001或001)在带材300的平面内对齐。带材300的相对侧可以具有小晶粒尺寸的多晶体(例如，多晶材料330；表面上小于100μm的平均晶粒尺寸，例如在带材300的相对侧(opposite size)的表面上小于80μm，例如小于50μm，例如小于20μm，例如小于10μm，例如5μm或更小的平均晶粒尺寸的量级)，其可对应于未取向的多晶α-氧化铝。相比之下，在带材300的表面上测量时，结晶材料的平均晶粒尺寸可为至少μm，例如至少150μm的平均晶粒尺寸，例如至少200μm，至少500μm。在一些实施方案中，结晶材料的一个或多个晶粒的晶粒尺寸的横向尺寸可以为至少1毫米，且晶粒尺寸的纵向尺寸为至少1毫米。随着热源变软并允许形成带材300的较大晶粒尺寸部分，对带材300的烧结的较小晶粒尺寸部分的支撑可以将带材300保持在一起。

图4A和图4B示出了根据本文公开的示例的与多晶材料的固态转化相关的经处理的带材的横截面400和401的示例。横截面400和401示出了已经根据本文所述技术处理一次或多次的氧化铝带材405。带材405可以是氧化铝带材(例如，PCA、氧化铝带材陶瓷)的示例，例如参考图1、2、3A或3B描述的带材115、带材215或带材300，其已经通过使用第一热源和第二热源同时加热带材而被处理。在一些示例中，如参考图1所述，所述带材可由制造装置(例如装置100)处理。

在一些示例中，氧化铝带材405可被局部热源(例如，激光)扫描多次，同时使用另一个热源(例如，熔炉、火焰等)同时加热。具体而言，图4A示出了已经使用所述技术(例如，通过CO2激光和丙烷喷灯火焰)处理过一次的氧化铝带材405的横截面。带材405的至少一部分可以已经使用第一热源和不同的第二热源加热，使得大晶粒完全覆盖带材405的至少一个表面410(例如表面410-a)。

经处理的带材405可以包括包含多晶材料的第一体积415-a和包含结晶材料的第二体积420-a，该结晶材料具有比所述多晶材料的晶粒更大的一个或多个晶粒。第一体积415-a可从表面410-b延伸至带材405的第一深度。类似地，第二体积420-a可从表面410-a延伸至带材405的第二深度。基于同时使用多个热源对带材405进行的处理，第二体积420-a(例如，包含大晶体材料)的深度可以为至少1μm。然而，如图所示，第二体积420-a可以为至少10μm深。在其他情况下，第二体积420-a的深度(例如，在处理一次后)可以等于或大约等于带材405的厚度(其中多晶材料的第一体积415-a的深度可以为零或接近零)。

带材405可被处理一次或额外多次，并且图4B示出了已经被扫描例如四次(例如，通过CO2激光同时用丙烷喷灯火焰加热)的氧化铝带材(例如，带材405)的示例。由于额外的热处理，包含在带材405的第二体积420-a中的大晶粒的厚度的尺寸可以增加。具体而言，在被处理一次或额外多次后，来自第一体积415-a的至少第一子集的多晶材料可被转化为大晶体材料(例如，结晶材料)。因此，第二体积420-a的结晶材料的尺寸(例如深度)可以增加。

由于额外的处理，并且如横截面401所示，第一体积415-b可以小于第一体积415-a，并且第二体积420-b可以大于第二体积420-a。在此，第二体积420-b的深度可以大于第二体积420-a的深度，其中第二体积420-b的深度例如可以在15μm至20μm之间。在一些情况下，第二体积420-b的深度(例如，在一次或多次额外处理操作之后)可以与带材405的厚度相同或接近相同(其中多晶材料的第一体积415-b的深度可以为零或接近零)。包含大晶体材料的第二体积420-b的深度的增加可以遵循晶粒生长的过渡抛物线规律。

图5示出了根据本文公开的示例的与多晶材料的固态转化相关的带材500的横截面的示例。所述带材的横截面可以是已经通过使用第一热源和第二热源同时加热处理的氧化铝带材(例如，PCA、氧化铝带材陶瓷)的示例，例如参考图1、2、3A、3B、4A或4B描述的带材115、带材215、带材300或带材405。

带材500的横截面可以示出在使用所述技术处理后已经形成的大晶体505。此外，带材500的横截面示出了大晶体505的表面510和大晶体505的边缘515(例如，角)。表面510可以对应于氧化铝带材500的平坦表面。如表面510所示，可以存在大晶体505的多个圆角六边形平台(terrace)520(例如，六边形平台520-a和520-b)。这些六边形平台520-a和520-b示出了大晶体505的基面取向可以与氧化铝带材500的平面对齐。此外，大晶体505的表面510可以示出多个部分圆角的六边形。

这里，大晶体505的壁架(ledge)和平台可以提供最小化表面能量的表面扩散。六边形平台520(以及部分圆角六边形)可以反映大晶体505的基础晶体结构(六方晶系/三斜晶系)，并且显示基面可以几乎在氧化铝带材500的平面内。例如，如果该结构用于光垂直于带材平面传输的光学目的(例如，用于电话或平板触摸屏)，则这种取向可以是有利的。如本文所述，大晶体505的其他取向可以通过所述技术实现。

图6示出了流程图，其示出了根据本文公开的示例的支持多晶材料固态转化的方法600。方法600的操作可以由制造系统或与制造系统相关的一个或多个控制器实施。在一些示例中，方法600的操作尤其可以由例如参考图1描述的装置100的装置实施。在一些示例中，一个或多个控制器可以执行一组指令，以控制制造系统或装置的一个或多个功能元件来执行所述功能。附加地或替代地，一个或多个控制器可以使用专用硬件执行所述功能的各个方面。

在605中，方法600可以包括使用第一热源加热带材的第一体积，该带材包含多晶材料。605的操作可以根据本文所述的方法执行。605的操作可以由例如参考图1和2描述的装置100或200的装置实施。

在610中，方法600可以包括在带材相对于至少第二热源移动时使用第二热源并使用第一热源同时加热在第一体积内的带材的第二体积，其中使用第一热源和第二热源的加热将第二体积内的带材的至少一部分多晶材料转化为结晶材料，该结晶材料包含比所述多晶材料的多个晶粒更大的一个或多个晶粒。610的操作可以根据本文所述的方法执行。

在一些示例中，本文所述的设备可以执行一种或多种制造方法，例如方法600。该设备可包括用于使用第一热源加热带材第一体积的特征、工具或指令(例如，存储可由处理器执行的指令的非临时性计算机可读介质)，该带材包含多晶材料。该设备可包括用于在带材相对于至少第二热源移动时使用第二热源并使用第一热源同时加热在第一体积内的带材的第二体积的特征、工具或指令，其中使用第一热源和第二热源的加热将第二体积内的带材的至少一部分多晶材料转化为结晶材料，该结晶材料包含比所述多晶材料的多个晶粒更大的一个或多个晶粒。

在本文所述的方法600和设备的一些示例中，使用第二热源同时加热第二体积的操作、特征、工具或指令可进一步包括使用第一热源加热带材的至少第一表面同时加热所述带材的不同于第一表面的第二表面的操作、特征、工具或指令，其中加热带材的至少第一表面加热所述带材的第一体积，其中多晶材料可以从带材的第一表面转化为结晶材料并从所述第一表面延伸至带材的第一深度。在本文所述的方法600和设备的一些示例中，使用第二热源同时加热第二体积的操作、特征、工具或指令可以进一步包括当第一体积和第二体积由第一热源加热时，使用第二热源扫描带材的第二体积的操作、特征、工具或指令。

本文所述的方法600和设备的一些示例还可以包括用于在使用第一热源和第二热源加热同时加热之前在带材的多晶材料上沉积一个或多个籽晶的操作、特征、工具或指令，其中所述结晶材料的取向基于一个或多个籽晶的形状或一个或多个籽晶的取向或两者。本文所述的方法600和设备的一些示例还可以包括用于以至少每分钟0.2英寸的速率相对于第二热源移动带材的操作、特征、工具或指令。

在本文所述的方法600和设备的一些示例中，第一热源包括用于加热至少第一体积的对流型热源或第一辐射型热源或其组合。在本文所述的方法600和设备的一些示例中，第二热源包括用于用光子照射第二体积的第二辐射型热源，其中第一体积大于第二体积。在本文所述的方法600和设备的一些示例中，第一热源包括火焰、烤炉、熔炉或微波中的至少一种。在本文所述的方法600和设备的一些示例中，第二热源包括激光或聚焦IR源中的至少一种。

本文所述的方法600和设备的一些示例还可以包括用于使用第三热源加热带材的第一体积的操作、特征、工具或指令，其中所述第一体积包含第一子集的多晶材料和第二子集的结晶材料。本文所述的方法600和设备的一些示例还可包括用于在带材相对于至少第四热源移动时使用第四热源并使用第三热源同时加热在第一体积内的带材的第二体积的操作、特征、工具或指令，其中使用第三热源和第四热源的加热将第二体积内的带材的至少一部分第一子集的多晶材料转化为结晶材料，该结晶材料包含比所述多晶材料的多个晶粒更大的一个或多个晶粒，并且其中基于使用第三热源和第四热源的同时加热，所述带材的结晶材料的深度增加。

在本文所述的方法600和设备的一些示例中，当带材处于固态时，使用第一热源和第二热源的加热将第二体积内的带材的至少一部分多晶材料转化为结晶材料。在本文所述的方法600和设备的一些示例中，所述带材的多晶材料至少部分被烧结。

应注意，本文所述的方法描述了可能的实施，并且所述操作和步骤可以重新安排或以其他方式改变，并且其他实施也是可能的。此外，可以组合两种或更多种方法的多个部分。

本文所述的信息和信号可以使用各种不同的技术和工艺中的任何一种来表示。例如，在以上描述中可能提及的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任何组合来表示。

术语“电子通信”、“导电接触”、“连接”和“耦合”可以指支持部件之间信号流动的部件之间的关系。如果部件之间存在任何可在任何时候支持部件之间信号流动的导电路径，则部件被视为相互之间进行电子通信(或导电接触、连接或耦合)。在任何给定时间，基于包括所连接部件的装置的操作，彼此电子通信(或彼此导电接触、连接或耦合)的部件之间的导电路径可以是开放电路或闭合电路。连接部件之间的导电路径可以是部件之间的直接导电路径，或者连接部件之间的导电路径可以是间接导电路径，该间接导电路径可以包括中间部件，例如开关、晶体管或其他部件。在一些示例中，连接部件之间的信号流动可被中断一段时间，例如，使用一个或多个中间部件，例如开关或晶体管。

在此结合附图阐述的说明书描述了示例性配置，但并不代表可以实施的或权利要求范围内的所有示例。这里使用的术语“示例性”是指“作为示例、实例或说明”，而非“优选的”或“优于其他示例”。详细描述包括具体细节，以提供对所述技术的理解。然而，这些技术可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些情况下，以方框图的形式示出了众所周知的结构和装置，以避免模糊所述示例的概念。

在附图中，类似的部件或特征可以具有相同的参考标记。此外，相同类型的各种部件可通过在参考标签后加上破折号和区分相似部件的第二标签来区分。如果说明书中仅使用第一参考标签，则该描述适用于具有相同第一参考标签的任何一个类似部件，而与第二参考标签无关。

结合本文的公开内容描述的各种说明性方框、部件和模块可以用通用处理器实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但可选地，该处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以体现为计算装置的组合。

本文所述的功能可以在硬件、处理器执行的软件、固件或其任意组合中实现。如果在由处理器执行的软件中实现，所述功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输。其他示例和实施方式也在本公开内容和所附权利要求的范围内。例如，由于软件的性质，此处描述的功能可以使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬接线或任何这些的组合来实现。实现功能的特征也可以物理地位于不同的位置，包括分布成使得部分功能在不同的物理位置实现。此外，如本文(包括权利要求书)中所使用的，“或”如项目列表(例如，以短语“至少一个”或“一个或多个”开头的项目列表)中所使用的，表示包含性列表，例如，A、B或C中至少一个的列表指A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即A和B和C)。此外，如本文使用的，短语“基于”不应被解释为涉及一组封闭的条件。例如，描述为“基于条件A”的示例性步骤可以基于条件A和条件B，而不偏离本公开内容的范围。换句话说，如本文使用的，短语“基于”应以与短语“至少部分基于”相同的方式解释。

提供本说明书是为了使本领域普通技术人员能够利用或使用本公开内容。对本领域技术人员而言，对本公开内容的各种修改是显而易见的，并且在不偏离本公开范围的情况下，本文定义的一般原则可适用于其他变形方案。因此，本公开内容不限于本文所述的示例和设计，而应符合与本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。