国外一些发达国家的大公司不惜投入巨资提高石英玻璃原料的质量和产量,用来为半导体行业配套服务。20世纪90年代日本从细粒伟晶岩中分离出透明的高纯石英,德国和俄罗斯则在脉石英、变质石英岩中分离出高纯石英。目前世界上生产高纯石英玻璃的原料基本都由美国尤尼明(Unimin)公司供应,尤尼明(Unimin)公司非常注重石英提纯工艺的研究,在研究石英玻璃原料提纯技术方面投入人力、财力最多,所有研究技术和成果对外不宣传扩散,已形成了自己独特的研究体系和原料提纯工艺、质量保证体系,其生产自动化程度高、装备专业化,工业化产量大,产品质量由高纯向超高纯(二氧化硅含量达99.9994%)方向发展。表四是尤尼明(Unimin)公司产品最新质量指标。
表四:美国尤尼明(Unimin)公司产品最新质量指标 单位:1×10-6 名 称
IOTA-标 ∑ <0.05 <0.05<0.05
<0.05
<0.05
<0.15<0.04<0.02<0.02<0.05 <0.05 <0.02 <0.05 0.90 0.90 0.08 0.03 <0.05<0.05<0.05<0.0519.9610.6 9.31 7.94 <0.05 <0.05<0.05 <0.05<0.04 0.50 <0.02 <0.02
注:数据仅供参考,若有错误请以该单位提供的数据为准。
从表三、表四中可以看出JF(金孚石英制品厂)生产的高纯石英玻璃原料的纯度已超过美国尤尼明(Unimin)公司IOTA-标产品指标,接近其IOTA-4产品指标,产品可以用作生产太阳能级硅单晶用石英坩埚的原料、高档电光源产品及部分半导体用石英玻璃的原料。国产的高纯石英玻璃原料和尤尼明(Unimin)公司的IOTA-6、IOTA-8产品指标相比差距很大,高纯石英玻璃原料生产企业应把进一步提高产品纯度作为今后的奋斗目标。
三、影响高纯石英玻璃原料的关键杂质
恒量石英玻璃原料纯度高低的最直接的指标是原料中碱金属、关键的过渡金属元素、铝及硼等元素含量的多少,根据石英玻璃产品的用途不同对石英玻璃原料的纯度和杂质要求也不同。
1、碱金属元素
碱金属氧化物在石英玻璃结构中具有极强的“断网”作用,高温石英玻璃的应用中通常可以看到失透、高温变形等现象,这就是微量的碱金属起着助熔的作用。碱金属还