白寶石即無色寶石，俗稱剛玉，是純凈Al2O3最基本的單晶形態。化學成分為Al2O3，晶型為α-Al2O3，屬三角晶系，具有復三方偏三角面體的對稱形，其對稱要素為L3 63L23PC。從氧化物來看，Al2O3是地殼中僅次于SiO2含量而存在最多的氧化物，而且較易實現產業化。人造寶石也是以Al2O3作為主要基本原料。因而具有制造、應用和成本上的較大優勢。

　　起初，天然寶石的質量和數量不能滿足市場用著裝飾品的需求，人造寶石因而應運而生。人造寶石的種類很多，最早工業生產的寶石則是1900年由法國化學家維納爾發明的焰熔法成功得到的，其方法是用純凈的γ-Al2O3為原料，摻雜Cr2O3并以氫氧焰熔融而制造的。從此，人造寶石的生產得到飛躍的發展，僅1913年全世界人造紅寶石的產量就已達到1000萬克拉。

　　裝飾品用的剛玉單晶是引入了各種金屬氧化物著成各種顏色，俗稱“彩色寶石”。根據引用不同金屬氧化物的鹽類和數量(著色劑)，以達到所期望的色彩。表1為人造寶石中的著色劑及其顯示顏色。應該指出，人造寶石不僅可以作為裝飾品之用，而且更主要的是可應用于工業和尖端技術。其中，白寶石是人造寶石中一個非常重要的品種，它和人造水晶、硅單晶同樣重要。所以真空技術網(http://smsksx.com/)認為它在現代科學技術中已經和必將得到更加廣泛的應用。它與“彩色寶石”在應用和性能上都有明顯區別。

表1 人造寶石中著色劑及其顯示顏色

　　由于早期的一些研究工作中，曾使用過藍寶石做為白寶石的代用品，所以現今在一些書刊文章中仍有將白寶石習慣地寫成藍寶石。時至今日，由于現代科學技術的快速發展，建議兩者不要混為一談。例如：在微電子技術中，用于制作單片微波IC、門陣列以及CMOS等的SOS電路是在白寶石(1102)片上作為襯底，異質外延而完成的;在激光領域中，藍寶石(Ti：Al2O3)和紅寶石(Cr：Al2O3)是摻雜精確，性能十分優良且波長各異的激光介質;而在真空電子技術中，可用于微波輸出窗，特別是8mm(Ka波段)輸出窗，國內外有關公司多采用垂直于c軸的白寶石片(0001)并已取得普遍良好效果，當今更是以此作為襯底應用于LED器件中的首選材料。

1、白寶石單晶的一般基本物化性能

　　白寶石單晶具有高強度、高硬度、高耐磨性以及高腐蝕性。同時，還兼有優良的介電性能，特別有非常低的介質耗損和優良的絕緣性能。此外，還有良好的透光性，在可見光到5.6μm 光譜范圍內，具有良好的透過率，在3～5μm 范圍內，其透過率均高于85%。

2、白寶石單晶的晶格類型和結構

　　白寶石單晶體屬三方晶系，具有復三方偏三角面體的對稱形，其對稱要素為L363L23PC(L36為六次象轉軸，3L2為三個二次對稱軸，3P為三個對稱面，C 為對稱中心)。其晶體和對稱要素見圖1。L36(相當于Z，C 軸)是晶體的光軸方向，在這個方向上不發生雙折射。光軸角或晶體取向是指L36與晶體生長方向(生長軸或幾何對稱軸)的夾角ρ，見圖2。

圖1 白寶石單晶及其對稱要素　圖2 白寶石單晶的光軸取向

　　應該指出，白寶石單晶具有各向異性的特點，對光軸角或晶體取向，應引起制管設計師們的特別關注。例如，對晶體C 軸方向不同的晶面，其性能是有差異的。見表2。

表2 白寶石單晶某些各向異性的比較

　　從表2可以看出：以介電性能而言，選用垂直于C 軸的白寶石晶面，對微波電子器件性能是有利的。剛玉晶體屬于何種晶系，多年來，亦有不同的看法。一些資料認為屬六方晶系。作者認為：由于剛玉晶體具有復三方偏三角的對稱要素，在結晶學上表示為L363L2　3PC，沒有真正意義上的繞直線旋轉、重復的對稱軸L6，其單位晶胞是菱面體，因而歸屬于三方晶系較為適當。

3、結論

　　(1)白寶石單晶具有各向異性，因而在選擇晶面應用時，應根據應用領域或電子器件的需求而定。

　　(2)白寶石單晶既不含有玻璃相、氣相又不存在晶界，因而在金屬化工藝中比高Al2O3瓷和高純Al2O3瓷困難得多，需要十分講究其配方和工藝。

　　(3)目前可以完成白寶石金屬化和封接的方法較多，但是，封接強度高、氣密性好且適合于產業化者非活化Mo-Mn法(活化W-Y)莫屬。

　　(4)白寶石單晶具有與藍寶石不同的特點，時至今日，已在大量應用，并發展成一種高科技中多應用、多功能的材料，建議應該與藍寶石的名稱有所區別，堪稱白寶石為宜。