Apa pengaruh elemen pengotor terhadap kualitas produk kuarsa dengan kemurnian tinggi?
Unsur pengotor utama dalam kuarsa adalah Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H. Unsur pengotor memiliki pengaruh besar pada kualitas produk kuarsa dengan kemurnian tinggi, seperti logam alkali, transisi logam, Al dan P, dll. Kandungan unsur merupakan indikator utama bahan baku kuarsa dengan kemurnian tinggi. Persyaratan konten elemen pengotor bervariasi sesuai dengan penggunaan kaca kuarsa yang disiapkan, tetapi tren umumnya adalah semakin rendah semakin baik.
(1) Unsur logam alkali Li, K, Na
Mengurangi suhu layanan dan kekuatan mekanik kaca kuarsa, dan mengkatalisasi kristalisasi kaca kuarsa pada suhu tinggi, menghasilkan devitrifikasi dan deformasi suhu tinggi kaca kuarsa. Mengurangi kandungan unsur logam alkali bermanfaat untuk meningkatkan titik pelunakan wadah kuarsa kemurnian tinggi, meningkatkan ketahanan deformasi wadah kuarsa, dan meningkatkan hasil kristal tunggal.
Pasir standar IOTA membutuhkan jumlah elemen logam alkali menjadi 2,4 × 10-6, dan kuarsa dengan kemurnian tinggi yang diperlukan untuk tabung proses, pemrosesan wafer silikon, blok kuarsa, dan cawan lebur semikonduktor untuk silikon kristal tunggal membutuhkan jumlah <1,4 × 10-6, wadah CZ Type membutuhkan jumlah <0,5 × 10-6, dan pasir kuarsa ultra-kemurnian tinggi untuk wafer silikon 12-inci atau lebih besar membutuhkan jumlah <0,08 × 10-6.
(2) Unsur logam transisi Cr, Cu, Fe
Kaca kuarsa menghasilkan bintik-bintik warna atau menyebabkan perubahan warna suhu tinggi pada kaca kuarsa, yang mempengaruhi transmisi cahaya dan mengurangi keandalan dan stabilitas instrumen. Dalam penerapan serat optik, akan menyebabkan ketidakrataan mikroskopis, meningkatkan kehilangan serat, dan bahkan menyebabkan distorsi sinyal. Dalam aplikasi semikonduktor, sejumlah kecil elemen logam transisi dalam produk dapat mendorong pertumbuhan kristal.
(3) Al dan P
Memasuki kisi kuarsa akan menghasilkan ikatan kimia yang kuat, yang akan mempengaruhi konduktivitas produk kuarsa, dan pada saat yang sama, meningkatkan efek kristalisasi kaca kuarsa dan mengurangi masa pakai. Sejumlah kecil Al tidak akan mempengaruhi kualitas produk kuarsa dengan kemurnian tinggi. Pasir standar IOTA membutuhkan kandungan elemen Al (12~18)×10-6, tetapi sejumlah kecil Al dalam serat optik akan mengurangi transmisi cahaya kaca kuarsa. Keberadaan elemen P akan sangat mempengaruhi tarikan silikon kristal tunggal, sehingga wadah kuarsa kemurnian tinggi memiliki persyaratan tinggi untuk P, dan kandungan elemen P harus kurang dari 0,04×10-6.