Que efeito os elementos de impureza têm na qualidade dos produtos de quartzo de alta pureza?
Os principais elementos de impureza no quartzo são Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H. Os elementos de impureza têm grande influência na qualidade de produtos de quartzo de alta pureza, como metais alcalinos, metais de transição metais, Al e P, etc. O conteúdo do elemento é um indicador chave de matérias-primas de quartzo de alta pureza. Os requisitos de teor de elementos de impureza variam de acordo com o uso do vidro de quartzo preparado, mas a tendência geral é que quanto menor, melhor.
(1) Elementos de metais alcalinos Li, K, Na
Reduza a temperatura de serviço e a resistência mecânica do vidro de quartzo e catalisa a cristalização do vidro de quartzo em alta temperatura, resultando em desvitrificação e deformação de alta temperatura do vidro de quartzo. Reduzir o conteúdo de elementos de metal alcalino é benéfico para aumentar o ponto de amolecimento do cadinho de quartzo de alta pureza, aumentar a resistência à deformação do cadinho de quartzo e melhorar o rendimento de cristais únicos.
A areia padrão IOTA exige que a soma de elementos de metal alcalino seja 2,4 × 10-6, e o quartzo de alta pureza necessário para tubos de processo, processamento de pastilhas de silício, blocos de quartzo e cadinhos semicondutores para silício de cristal único requer a soma de <1,4 × 10-6, cadinho tipo CZ requer sua soma <0,5 × 10-6, e areia de quartzo de pureza ultra-alta para pastilhas de silício de 12 polegadas ou maiores requer sua soma <0,08 × 10-6.
(2) Elementos de metais de transição Cr, Cu, Fe
O vidro de quartzo produz manchas de cor ou causa descoloração de alta temperatura do vidro de quartzo, o que afeta a transmissão da luz e reduz a confiabilidade e estabilidade do instrumento. Na aplicação de fibras ópticas, causará desníveis microscópicos, aumentará a perda de fibra e até levará à distorção do sinal. Em aplicações de semicondutores, pequenas quantidades de elementos de metal de transição no produto podem promover o crescimento de cristais.
(3) Al e P
Entrar na estrutura de quartzo produzirá fortes ligações químicas, que afetarão a condutividade dos produtos de quartzo e, ao mesmo tempo, aumentarão o efeito de cristalização do vidro de quartzo e reduzirão a vida útil. Uma pequena quantidade de Al não afetará a qualidade dos produtos de quartzo de alta pureza. A areia padrão IOTA requer conteúdo de elemento Al (12~18)×10-6, mas uma pequena quantidade de Al na fibra óptica reduzirá a transmissão de luz do vidro de quartzo. A existência do elemento P afetará seriamente a extração do silício monocristalino, de modo que o cadinho de quartzo de alta pureza tem altos requisitos para P, e o conteúdo do elemento P deve ser menor que 0,04 × 10-6.