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杂质对石英玻璃仪器的质量有没有影响?

文章来源:   作者:管理员  发布时间:2016-2-19 14:16:35  浏览量:417

石英原料是石英陶瓷、电光源、半导体和光电子产业用石英玻璃不可缺少的材料,一般用来制造电光源、半导体和光纤配套用石英玻璃,通常这些高技术产品对原料纯度要求很高,如生产半导体硅单晶用石英坩埚要求有害元素含量小于1010-6,集成电路光刻掩模基片、激光核聚变光学系统用石英玻璃中有害元素含量小于110-6,因此原料纯度对石英玻璃产品质量影响很大。


1、碱金属元素对石英玻璃的影响

高温中的石英玻璃应用通常可以看到失透、高温变形等现象,这是微量的碱金属起着助熔而导致析晶作用。碱金属还能降低半导体的使用寿命,影响石英玻璃的热血特性和光学特性,降低石英玻璃的使用温度,增大石英玻璃的介电常数和介电损失,降低石英玻璃的机械强度和光的传播速度等。例如:制造硅单晶时,如果K、Na、Li等碱金属元素超标,将导致石英坩埚的软化点下降,坩埚坍塌,使硅单晶无法进行生长。另外碱金属元素K、Na、Li等对石英玻璃的析晶起催化作用,对石英玻璃的热稳定性也有较大的影响,因此碱金属元素是石英玻璃中第一有害元素。

2、过渡金属元素对石英玻璃的影响

过渡金属对高纯石英玻璃的影响也非常严重,微量Cr、Cu、Fe、Ni、Mn、Zn等溶入硅熔体,将影响石英玻璃的导电性,对仪器的可靠性和稳定性起负面作用,还能使石英玻璃产生色斑或引起石英玻璃的高温变色及影响光透过率等,对石英玻璃的析晶起催化剂作用,微量的过渡金属对硅单晶的电学性质有着致命影响,能严重降低器件的性能。

3.Al、B元素对石英玻璃的影响

石英中的Al和B进入石英骨架中,产生较强的化学键,Al和B结合也大力增加石英玻璃的析晶作用。例如:在拉制单晶硅市,B元素超标对硅单晶有致命的影响110-6的B会改变硅单晶的目标电阻率性能,在光导纤维中微量的Al就会促进石英玻璃析晶、降低光的传导等。

4.羟基对石英玻璃的影响

石英玻璃中的水用羟基是石英玻璃中的有害杂质,它能降低石英玻璃的高温黏度,从而降低耐温性,当石英玻璃用作光学元件时,羟基会改变折射率、光透过率、热膨胀系数等一系列物理参数,羟基含量还直接关系到光纤的损耗,羟基的存在会影响石英玻璃的析晶性能,用于电光源材料时导致灯管变黑,降低光效,减少使用寿命。石英玻璃中羟基的多少与原料中的羟基含量和石英熔制工艺、气氛及脱羟技术密切相关。石英玻璃中的羟基一部分来源于石英原料内部的气液包裹体,一部分来源于石英原料加工过程中的污染,还有一部分来源于石英玻璃的熔制工艺,如:氢氧焰熔制的石英玻璃和合成石英玻璃、还原气氛熔制的石英玻璃及在氧化气氛下熔制石英玻璃的羟基都有不同程度的增加。

以上就是石英玻璃中杂质对石英玻璃仪器的影响了。

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