Các yếu tố tạp chất có ảnh hưởng gì đến chất lượng của các sản phẩm thạch anh có độ tinh khiết cao?
Các nguyên tố tạp chất chính trong thạch anh là Al, Fe, Ca, Mg, Li, Na, K, Ti, B, H. Các nguyên tố tạp chất có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của các sản phẩm thạch anh có độ tinh khiết cao, chẳng hạn như kim loại kiềm, chuyển tiếp kim loại, Al và P, vv Hàm lượng nguyên tố là một chỉ số quan trọng của nguyên liệu thạch anh có độ tinh khiết cao. Các yêu cầu về hàm lượng của các nguyên tố tạp chất khác nhau tùy theo việc sử dụng thủy tinh thạch anh đã chuẩn bị, nhưng xu hướng chung là càng thấp càng tốt.
(1) Các nguyên tố kim loại kiềm Li, K, Na
Giảm nhiệt độ bảo dưỡng và độ bền cơ học của thủy tinh thạch anh, đồng thời xúc tác quá trình kết tinh của thủy tinh thạch anh ở nhiệt độ cao, dẫn đến sự biến dạng ở nhiệt độ cao và thủy tinh thạch anh. Giảm hàm lượng các nguyên tố kim loại kiềm có lợi để tăng điểm hóa mềm của chén thạch anh có độ tinh khiết cao, nâng cao khả năng chống biến dạng của chén thạch anh, và nâng cao sản lượng của các đơn tinh thể.
Cát tiêu chuẩn IOTA yêu cầu tổng các nguyên tố kim loại kiềm phải là 2,4 × 10-6 và thạch anh có độ tinh khiết cao được yêu cầu cho các ống xử lý, xử lý wafer silicon, khối thạch anh và nồi nấu kim loại bán dẫn cho silicon đơn tinh thể yêu cầu tổng số <1,4 × 10-6, Chén nung loại CZ yêu cầu tổng của nó <0,5 × 10-6 và cát thạch anh có độ tinh khiết cực cao cho các tấm silicon 12 inch hoặc lớn hơn yêu cầu tổng của nó <0,08 × 10-6.
(2) Các nguyên tố kim loại chuyển tiếp Cr, Cu, Fe
Thủy tinh thạch anh tạo ra các đốm màu hoặc gây ra sự đổi màu ở nhiệt độ cao của thủy tinh thạch anh, ảnh hưởng đến sự truyền ánh sáng và làm giảm độ tin cậy và độ ổn định của thiết bị. Trong ứng dụng của sợi quang, nó sẽ gây ra sự không đồng đều vi mô, làm tăng suy hao sợi quang, thậm chí dẫn đến méo tín hiệu. Trong các ứng dụng bán dẫn, một lượng nhỏ các nguyên tố kim loại chuyển tiếp trong sản phẩm có thể thúc đẩy sự phát triển của tinh thể.
(3) Al và P
Khi đi vào mạng tinh thể thạch anh sẽ tạo ra các liên kết hóa học bền chặt, ảnh hưởng đến độ dẫn điện của sản phẩm thạch anh, đồng thời làm tăng hiệu quả kết tinh của thủy tinh thạch anh, giảm tuổi thọ. Một lượng nhỏ Al sẽ không ảnh hưởng đến chất lượng của các sản phẩm thạch anh có độ tinh khiết cao. Cát tiêu chuẩn IOTA yêu cầu hàm lượng nguyên tố Al (12 ~ 18) × 10-6, nhưng một lượng nhỏ Al trong sợi quang học sẽ làm giảm sự truyền ánh sáng của thủy tinh thạch anh. Sự tồn tại của nguyên tố P sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức kéo của silic đơn tinh thể, do đó, chén thạch anh có độ tinh khiết cao có yêu cầu cao đối với P, và hàm lượng nguyên tố P được yêu cầu nhỏ hơn 0,04 × 10-6.