石英砂礦石中常見的雜質(zhì)及危害
公司名稱：鞏義市大千凈化材料有限公司 作者：Admin 發(fā)布時間：2021/10/14 19:58:49
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1、堿金屬元素
石英粉中的堿金屬元素主要包括鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)元素。這些元素在石英中易擴(kuò)散，化學(xué)性活潑，比較容易去除，但是它們危害很大。
堿金屬元素在高溫下起著助溶劑的作用，使高溫玻璃出現(xiàn)失透，高溫變形等不良現(xiàn)象，對析晶起著催化作用，影響石英制品的熱穩(wěn)定性，還會影響石英玻璃的光學(xué)特性與熱學(xué)特性，降低半導(dǎo)體壽命，石英玻璃的介電系數(shù)和介電損失都會增大，而石英制品光的傳播速度和機(jī)械強(qiáng)度又都會降低。
2、過渡金屬元素
石英粉中摻雜的過渡金屬元素主要有鐵(Fe)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鎳(Ni)等元素。微量的元素溶入硅熔體就能阻止導(dǎo)電性，對儀器的預(yù)見性和可靠性都起著負(fù)面作用，對石英制品客觀的影響就是產(chǎn)生色斑，或者引起高溫變色，降低光透過率。
3、硼元素
硼元素(B)在石英產(chǎn)品的含量與石英礦的地質(zhì)有直接的關(guān)系，B離子可以進(jìn)入硅酸鹽分子的骨架，產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)鍵，而不是僅在含硼礦一物中。B元素的超標(biāo)對單晶硅的拉制有致命的影響，1×10-6的B就可以使單晶硅的電阻大幅度降低。
4、鋁元素
鋁元素(Al)在石英礦中主要存在于長石、粘土及云母等雜質(zhì)礦物中，是石英產(chǎn)品中含量最多的的雜質(zhì)元素，Al可以進(jìn)入Si-O四面體結(jié)構(gòu)骨架中，將硅取代，形成Al-O結(jié)構(gòu)，Al3+取代Si4+后，為了平衡電荷，就會引入堿金屬元素甚至過渡金屬元素來補(bǔ)償電荷，而進(jìn)入Si-O骨架的Al將不易除去。Al對半導(dǎo)體的影響不大，但是對于電光源用的石英玻璃有很大影響，由于Al在一定條件下會導(dǎo)致石英制品有色，對光譜通過率有影響，進(jìn)而影響光效。
5、非金屬元素
石英粉中的非金屬元素主要由氧(O)、氫(H)、氮(N)等元素。氧的主體是SiO2，其他則以H2O、O2的形式存在。SiO2中的Si-O鍵斷裂會產(chǎn)生缺陷，這些缺陷會與OH或者H結(jié)合形成SiH或者SiOH基團(tuán)，羥基是一種雜質(zhì)缺陷，同時又是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺陷。羥基對石英及石英玻璃的性能都有很大影響，首先，羥基的存在降低了石英的化學(xué)穩(wěn)定性。其次，羥基使石英結(jié)構(gòu)的疏松度增加，密度減小，結(jié)合力下降，聲音在石英玻璃中的傳播速度也將減小。羥基還能降低石英的粘度，低溫時羥基的存在會使粘度降低的更明顯。此外，羥基還影響電子產(chǎn)品的純度，降低石英的軟化溫度，促進(jìn)析出晶體，降低石英的折射率，影響石英玻璃的光學(xué)均勻性。
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