Основы процесса
Физический принцип выращивания кристаллов заданной формы предложен советским ученым членом – корреспондентом Академии наук СССР А.В.Степановым еще в 1938 г.
     Способ Степанова (EFG) основан на использовании различных капиллярных эффектов, позволяющих с помощью специальных формообразующих устройств создавать жидкий столбик определенной конфигурации над поверхностью расплава в тигле.
     Выращивание кристалла по способу Степанова (EFG) осуществляется на затравку из столбика расплава благодаря соответствующему подбору температурного режима и скорости подъема затравки. При этом фронт кристаллизации, а следовательно и растущий кристалл повторяют поперечное сечение столбика расплава.

     Аппаратурное оформление процесса
Оборудование для получения профилированных кристаллов сапфира содержит все основные элементы установок для выращивания тугоплавких материалов методом Чохральского: герметичную рабочую камеру; прецизионный механизм вытягивания с тянущим элементом, несущим затравкодержатели и входящим в камеру через ее верхний фланец; систему автоматического регулирования технологических параметров процесса; блок электропитания; системы водоохлаждения, откачки рабочей камеры и напуска инертного газа; контрольно-измерительную аппаратуру.
     Основным оригинальным узлом установки для получения кристаллов сапфира заданной формы является конструкция тепловой технологической зоны и формообразующих устройств.
     Нагреватель окружает тигель, содержащий расплав окиси алюминия. В расплав погружен формообразователь, содержащий вертикальные питающие капилляры и верхнюю горизонтальную торцевую площадку определенных размеров. Расплав, смачивающий материал формообразователя, поднимается из тигля вверх по капиллярам и растекается по верхнему торцу формообразователя, образуя столбик расплава, поперечное сечение которого повторяет заданную геометрию торца. Кристалл выращивается вверх на затравку, ориентированную в заданном кристаллографическом направлении.
     Важнейшие факторы процесса: капиллярные условия формообразования столбика расплава на торце и распределение температуры в технологической зоне.

     Основные требования к температурному полю в технологической зоне:
   - равномерное распределение температуры по рабочему торцу формообразователя. При групповом процессе выращивания одновременно нескольких кристаллов температура торцов всех формообразователей должна быть одинаковой;
   - заданный осевой градиент температуры в растущих кристаллах. Этот параметр определяет достижимую скорость выращивания (а следовательно, и производительность процесса), устойчивость фронта кристаллизации при температурных возмущениях, а также величину термических напряжений и связанное с ними совершенство структуры выращиваемых кристаллов;
   - минимальный, достаточный лишь для исключения спонтанной кристаллизации расплава, перегрев элементов технологической зоны, в частности, отдельных участков тигля и формообразующих устройств. Этим обеспечивается повышенное качество получаемых кристаллов и более длительный срок службы основных элементов технологической зоны.
     В результате проведенных комплексных научно – исследовательских, технологических и конструкторских работ создана оптимальная конструкция тепловой технологической зоны, формообразующих устройств, узлов затравкодержателей  и других основных элементов аппаратуры совместно с технологией рентабельного производства широкой номенклатуры сапфировых изделий.

     Возможности процесса обеспечены:
   - выбором сырья и его подготовкой для различных областей применения сапфировых изделий;
   - режимами выращивания и последующей химико – термической обработкой для получения сапфировых изделий с требуемыми свойствами;
   - подбором оптимальных материалов тепловой зоны и формообразующих устройств;
   - рациональной газодинамикой в рабочей камере;
   - высокой стойкостью технологической оснастки;
   - минимальным расходом энергии и охлаждающей воды;
   - высокой производительностью при требуемом качестве и широкой номенклатуре получаемых сапфировых изделий.