องค์ประกอบของสิ่งเจือปนมีผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงอย่างไร

องค์ประกอบเจือปนหลักในควอตซ์ ได้แก่ Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H องค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น โลหะอัลคาไล การเปลี่ยนแปลง โลหะ Al และ P เป็นต้น เนื้อหาองค์ประกอบเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของวัตถุดิบควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ข้อกำหนดเนื้อหาขององค์ประกอบสิ่งเจือปนแตกต่างกันไปตามการใช้แก้วควอตซ์ที่เตรียมไว้ แต่แนวโน้มทั่วไปคือยิ่งต่ำยิ่งดี

(1) ธาตุโลหะอัลคาไล Li, K, Na

ลดอุณหภูมิในการให้บริการและความแข็งแรงเชิงกลของแก้วควอทซ์ และกระตุ้นการตกผลึกของแก้วควอทซ์ที่อุณหภูมิสูง ส่งผลให้แก้วควอทซ์เสียรูปและอุณหภูมิสูงขึ้น การลดปริมาณองค์ประกอบโลหะอัลคาไลจะเป็นประโยชน์ในการเพิ่มจุดอ่อนตัวของถ้วยใส่ตัวอย่างควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง เพิ่มความต้านทานการเปลี่ยนรูปของถ้วยใส่ตัวอย่างควอตซ์ และปรับปรุงผลผลิตของผลึกเดี่ยว

ทรายมาตรฐานของ IOTA ต้องการผลรวมขององค์ประกอบโลหะอัลคาไลที่ 2.4×10-6 และควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งจำเป็นสำหรับหลอดกระบวนการ การประมวลผลแผ่นซิลิคอนเวเฟอร์ บล็อกควอตซ์ และถ้วยใส่ตัวอย่างเซมิคอนดักเตอร์สำหรับซิลิกอนผลึกเดี่ยวต้องการผลรวม <1.4× 10-6, ถ้วยใส่ตัวอย่าง CZ Type ต้องการผลรวม <0.5 × 10-6 และทรายควอทซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษสำหรับเวเฟอร์ซิลิคอนขนาด 12 นิ้วหรือใหญ่กว่านั้นต้องการผลรวม <0.08 × 10-6

(2) องค์ประกอบโลหะทรานซิชัน Cr, Cu, Fe

แก้วควอทซ์ทำให้เกิดจุดสีหรือทำให้เกิดการเปลี่ยนสีที่อุณหภูมิสูงของแก้วควอทซ์ ซึ่งส่งผลต่อการส่องผ่านของแสง และลดความน่าเชื่อถือและความเสถียรของเครื่องมือ ในการใช้งานเส้นใยแก้วนำแสง จะทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอของกล้องจุลทรรศน์ เพิ่มการสูญเสียเส้นใย และอาจนำไปสู่การบิดเบือนของสัญญาณ ในการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์ ปริมาณธาตุโลหะทรานซิชันในผลิตภัณฑ์เพียงเล็กน้อยสามารถส่งเสริมการเติบโตของคริสตัลได้

(3) อัลและพี

การเข้าสู่ตาข่ายควอตซ์จะทำให้เกิดพันธะเคมีที่แข็งแรง ซึ่งจะส่งผลต่อการนำไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์ควอตซ์ และในขณะเดียวกันก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการตกผลึกของแก้วควอทซ์ และลดอายุการใช้งาน Al จำนวนเล็กน้อยจะไม่ส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ทรายมาตรฐานของ IOTA ต้องใช้องค์ประกอบ Al (12 ~ 18) × 10-6 แต่ Al จำนวนเล็กน้อยในใยแก้วนำแสงจะลดการส่งผ่านแสงของแก้วควอทซ์ การมีอยู่ขององค์ประกอบ P จะส่งผลอย่างมากต่อการดึงซิลิกอนผลึกเดี่ยว ดังนั้นเบ้าหลอมควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงจึงมีความต้องการสูงสำหรับ P และเนื้อหาขององค์ประกอบ P จะต้องน้อยกว่า 0.04 × 10-6