石英坩埚中的羟基

小夏 科学 更新 2024-02-26

目前,石英坩埚主要采用高温电弧法熔化,加热方式为高温电弧加热,加热材料采用高纯度石墨电极加热。 在石英坩埚熔化之前,需要将高纯石英砂以任意倾斜角度倒入旋转石墨坩埚的内表面并离心成型。 在现有技术中,熔融石英坩埚的羟基波动比较大,羟基存在于石英坩埚中,硅氧键松散,改变了石英坩埚的结构和理化性质,降低了石英坩埚的粘度,使石英坩埚在拉晶过程中容易变形, 造成事故。同时,松散的硅氧键在拉晶过程中容易产生逆反应,羟基的扩散影响晶棒的氧含量、孔隙率入射和电阻率波动,羟基的扩散容易引起石英坩埚透明层中微小气泡的膨胀和破裂, 在大多数数字的情况下,这将导致晶体拉扯和断裂。

什么是羟基。

羟基是一种常见的极性基团,化学式为-OH。 羟基与水有一些相似的性质,羟基是典型的极性基团,能与水形成氢键,以带负电荷的离子(oh-)的形式存在于无机化合物的水溶液中,称为氢氧化物。

石英坩埚羟基通常是指在高温下吸附在石英坩埚表面的羟基(OH)。 这些羟基可能来自环境中的水分或生产中的其他化合物。

羟基的影响。

坩埚中的羟基(-OH)是影响坩埚强度的核心因素,由于羟基的存在,SiO2的键合结构发生变化,导致坩埚的耐温性明显降低,例如坩埚中的羟基含量超过150ppm,在1050摄氏度时会开始软化变形, 并且不能正常使用。

羟基含量与坩埚制备所选择的工艺路线直接相关,也与环境湿度和原料选择有关。 降低羟基含量的方法包括在特定温度和气氛下进行热处理,以及化学纯化。

在抽晶过程中,石英坩埚内部的羟基、杂质元素和气泡的含量会影响硅棒的质量和石英坩埚的使用寿命。 其中,杂质和气泡的含量更多地取决于石英砂本身的纯度。

羟基的存在对石英坩埚的性能和使用寿命有重大影响。 羟基是一种活性基团,可使石英坩埚在高温下发生热膨胀,从而降低其热稳定性。 此外,羟基可能与熔融硅反应生成不溶性硅酸盐,影响硅棒的纯度和质量。

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