中國(guó)粉體網(wǎng)訊 石英中主要的雜質(zhì)元素有 Al、Fe,、Cr、Cu,、Ca,、Mg,、Li,、Na,、K,、Ti,、P,、B,、H,、O、N等,。按照元素種類可分為堿金屬,、過(guò)渡金屬,、非金屬,、Al，B及P等元素,，其含量是高純石英原料的關(guān)鍵指標(biāo)。不過(guò),，不同的雜質(zhì)元素對(duì)高純石英產(chǎn)品質(zhì)量的影響不同,，但總的趨勢(shì)是越低越好。
堿金屬元素
堿金屬元素Li,、K、Na能降低石英玻璃的使用溫度和機(jī)械強(qiáng)度,，在高溫下對(duì)石英玻璃的析晶起催化作用,，導(dǎo)致石英玻璃出現(xiàn)失透、高溫變形等現(xiàn)象,；降低堿金屬元素的含量有利于提高高純石英坩堝的軟化點(diǎn)，增強(qiáng)石英坩堝的抗變形性,，提高單晶的成品率,。
IOTA標(biāo)準(zhǔn)砂要求堿金屬元素總和低于2.4x10-6，用于工藝管,、硅片處理、石英塊,、提單晶硅用的半導(dǎo)體坩堝所需高純石英要求其總和<1.4x10-6,，CZ型坩堝要求其總和<0.5x10-6，而用于12英寸或更大尺寸硅片所需超高純石英砂要求其總和<0.08x10-6。
過(guò)渡金屬元素
過(guò)渡金屬元素 Cr,、Cu、Fe可以使石英玻璃產(chǎn)生色斑或引起石英玻璃的高溫變色,，影響光透過(guò)率,，降低儀器的可靠性和穩(wěn)定性能,，在光纖應(yīng)用中，會(huì)引起微觀不均勻,、增加光纖損耗,，甚至導(dǎo)致信號(hào)失真，但在半導(dǎo)體應(yīng)用中,，產(chǎn)品中微小含量的過(guò)渡金屬元素可以促進(jìn)結(jié)晶生長(zhǎng)。
Al,、P,、B
Al進(jìn)入石英晶格，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的化學(xué)鍵,，影響石英制品的導(dǎo)電性，同時(shí),，增強(qiáng)了石英玻璃的析晶作用,，降低了使用壽命。少量的AI不會(huì)影響到高純石英產(chǎn)品的質(zhì)量,，IOTA標(biāo)準(zhǔn)砂要求Al元素含量(12~18)x10-6，但光導(dǎo)纖維中微量的Al便會(huì)降低石英玻璃的光傳導(dǎo),。
P元素的存在會(huì)嚴(yán)重影響單晶硅的拉制,，故高純石英坩堝對(duì)P要求高，要求P元素含量<0.04x10-6,。
硼元素(B)在石英砂中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,，而不是僅在含硼礦物中,。B元素的超標(biāo)對(duì)單晶硅的拉制有致命的影響，1x10-6的B就可以使單晶硅的電阻大幅度降低,。高純石英坩堝對(duì)B要求高，要求B元素含量＜0.04×10-6。
非金屬元素
石英砂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、N2,、O2的形式存在,。SiO2中的Si-O鍵斷裂會(huì)產(chǎn)生缺陷，這些缺陷會(huì)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(shí)又是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺陷,。
羥基對(duì)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(shí)羥基的存在會(huì)使粘度降低得更明顯,。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,。
其他
用作半導(dǎo)體和電光源產(chǎn)業(yè)的石英玻璃，鋁,、鈉、鉀,、鈣,、鎂和重金屬元素含量要盡可能低,，否則就會(huì)影響到這些材料的耐高溫和高絕緣性能,。
而用在精密光學(xué)中的石英，則要求鐵,、鉻,、鎳、鈦等重金屬元素含量不能過(guò)高,，否則就會(huì)影響透光性。
參考資料
張海啟等：高純石英中雜質(zhì)特征及深度化學(xué)提純技術(shù)研究進(jìn)展,，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院
鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所徐雯雯：高純石英粉制備工藝研究,，中國(guó)海洋大學(xué)
中國(guó)粉體網(wǎng)：不同雜質(zhì)元素對(duì)高純石英產(chǎn)品質(zhì)量有何影響,？
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/九思）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除,！
