عناصر ناخالصی چه تاثیری بر کیفیت محصولات کوارتز با خلوص بالا دارند؟

عناصر ناخالصی اصلی کوارتز عبارتند از: Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H. عناصر ناخالصی تأثیر زیادی بر کیفیت محصولات کوارتز با خلوص بالا مانند فلزات قلیایی و انتقالی دارند. فلزات، آل و فسفر و غیره. محتوای عنصر شاخص کلیدی مواد خام کوارتز با خلوص بالا است. محتوای مورد نیاز عناصر ناخالصی با توجه به استفاده از شیشه کوارتز آماده شده متفاوت است، اما روند کلی این است که هر چه کمتر بهتر است.

(1) عناصر فلز قلیایی Li، K، Na

دمای سرویس و استحکام مکانیکی شیشه کوارتز را کاهش دهید و تبلور شیشه کوارتز را در دمای بالا کاتالیز کنید و در نتیجه شیشه‌زدایی و تغییر شکل دمای بالا شیشه کوارتز را ایجاد کنید. کاهش محتوای عناصر فلزی قلیایی برای افزایش نقطه نرم شدن بوته کوارتز با خلوص بالا، افزایش مقاومت در برابر تغییر شکل بوته کوارتز و بهبود عملکرد تک بلورها مفید است.

ماسه استاندارد IOTA به مجموع عناصر فلز قلیایی نیاز دارد که 2.4×10-6 باشد و کوارتز با خلوص بالا برای لوله های فرآیند، پردازش ویفر سیلیکونی، بلوک های کوارتز و بوته های نیمه هادی برای سیلیکون تک کریستال نیاز به مجموع <1.4× دارد. 10-6، بوته نوع CZ به مجموع آن <0.5 × 10-6 نیاز دارد، و ماسه کوارتز با خلوص فوق العاده بالا برای ویفرهای سیلیکونی 12 اینچی یا بزرگتر به مجموع آن <0.08 × 10-6 نیاز دارد.

(2) عناصر فلزی واسطه کروم، مس، آهن

شیشه کوارتز لکه های رنگی ایجاد می کند یا باعث تغییر رنگ شیشه کوارتز در دمای بالا می شود که بر عبور نور تأثیر می گذارد و قابلیت اطمینان و پایداری ابزار را کاهش می دهد. در استفاده از فیبرهای نوری باعث ناهمواری میکروسکوپی، افزایش اتلاف فیبر و حتی منجر به اعوجاج سیگنال می شود. در کاربردهای نیمه هادی، مقادیر جزئی عناصر فلزی واسطه در محصول می تواند رشد کریستال را افزایش دهد.

(3) Al و P

ورود به شبکه کوارتز باعث ایجاد پیوندهای شیمیایی قوی می شود که بر رسانایی محصولات کوارتز تأثیر می گذارد و در عین حال اثر تبلور شیشه کوارتز را افزایش می دهد و عمر مفید را کاهش می دهد. مقدار کمی از Al بر کیفیت محصولات کوارتز با خلوص بالا تأثیر نمی گذارد. ماسه استاندارد IOTA به محتوای عنصر Al (12~18)×10-6 نیاز دارد، اما مقدار کمی از Al در فیبر نوری باعث کاهش انتقال نور شیشه کوارتز می شود. وجود عنصر P به طور جدی بر کشیدن سیلیکون تک کریستال تأثیر می گذارد، بنابراین بوته کوارتز با خلوص بالا نیازهای بالایی به P دارد و محتوای عنصر P باید کمتر از 0.04×10-6 باشد.