Quel effet les éléments d’impureté ont-ils sur la qualité des produits en quartz de haute pureté ?
Les principaux éléments d’impuretés dans le quartz sont Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H. Les éléments d’impuretés ont une grande influence sur la qualité des produits de quartz de haute pureté, tels que les métaux alcalins, la transition métaux, Al et P, etc. La teneur en éléments est un indicateur clé des matières premières de quartz de haute pureté. Les exigences de teneur en éléments d’impureté varient en fonction de l’utilisation du verre de quartz préparé, mais la tendance générale est que plus elle est faible, mieux c’est.
(1) Éléments métalliques alcalins Li, K, Na
Réduisez la température de service et la résistance mécanique du verre de quartz et catalysez la cristallisation du verre de quartz à haute température, entraînant une dévitrification et une déformation à haute température du verre de quartz. La réduction de la teneur en éléments métalliques alcalins est bénéfique pour augmenter le point de ramollissement du creuset en quartz de haute pureté, améliorer la résistance à la déformation du creuset en quartz et améliorer le rendement des monocristaux.
Le sable standard IOTA nécessite que la somme des éléments métalliques alcalins soit de 2,4 × 10-6, et le quartz de haute pureté requis pour les tubes de traitement, le traitement des plaquettes de silicium, les blocs de quartz et les creusets semi-conducteurs pour le silicium monocristallin nécessite la somme de <1,4 × 10-6, le creuset de type CZ nécessite sa somme <0,5 × 10-6, et le sable de quartz ultra-pur pour les tranches de silicium de 12 pouces ou plus nécessite sa somme <0,08 × 10-6.
(2) Éléments de métaux de transition Cr, Cu, Fe
Le verre de quartz produit des taches de couleur ou provoque une décoloration à haute température du verre de quartz, ce qui affecte la transmission de la lumière et réduit la fiabilité et la stabilité de l’instrument. Dans l’application de fibres optiques, cela provoquera des irrégularités microscopiques, augmentera la perte de fibre et entraînera même une distorsion du signal. Dans les applications de semi-conducteurs, des quantités infimes d’éléments de métaux de transition dans le produit peuvent favoriser la croissance cristalline.
(3) Al et P
L’entrée dans le réseau de quartz produira des liaisons chimiques fortes, qui affecteront la conductivité des produits en quartz et, en même temps, amélioreront l’effet de cristallisation du verre de quartz et réduiront la durée de vie. Une petite quantité d’Al n’affectera pas la qualité des produits en quartz de haute pureté. Le sable standard IOTA nécessite une teneur en éléments Al (12 ~ 18) × 10-6, mais une petite quantité d’Al dans la fibre optique réduira la transmission lumineuse du verre de quartz. L’existence de l’élément P affectera sérieusement l’extraction du silicium monocristallin, de sorte que le creuset en quartz de haute pureté a des exigences élevées en P, et la teneur en élément P doit être inférieure à 0,04 × 10-6.