材料化學(xué) 課件 8-4-1.石英玻璃概述

石英玻璃無機(jī)非金屬材料制備工藝第一章：石英玻璃概述1.1石英玻璃的定義與歷史石英玻璃是由二氧化硅（SiO2）單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃

石英玻璃起源于國外，至今已有一百八十多年的歷史，1839年法國人首先用氫氧燃燒火焰熔化石英礦石制造石英制品，1902年英國人用石墨棒通電獲得高溫制造石英制品，但直到二十世紀(jì)50年代，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和石英電光源產(chǎn)品（石英管為其泡殼材料）的發(fā)展，石英玻璃材料及制品行業(yè)才迅速發(fā)展起來SiOOOO1.2國內(nèi)發(fā)展歷史

1955年編制12年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃，57項重點科研任務(wù)。其中，第26項“試制新型硅酸鹽制品”和第40項“建立半導(dǎo)體技術(shù)”兩項任務(wù)書中，列入了石英玻璃的研制內(nèi)容國家建筑材料綜合研究所最終于1957年成功研制出我國第一塊不透明石英玻璃，從此開啟了中國石英玻璃專業(yè)的大門。同年8月，項目組又試制出我國第一支不透明石英玻璃管5優(yōu)良熱學(xué)性能膨脹系數(shù)：5×10-7/℃耐高溫：1100℃抗熱沖擊：1000℃→20℃不炸裂石英玻璃“玻璃王”紫外到近紅外(180~3500nm)優(yōu)良光譜透過性能高純度可達(dá)99.9999%耐輻照性能優(yōu)異耐宇宙射線(>10年)化學(xué)穩(wěn)定性好耐水、鹽溶液和大部分酸機(jī)械強(qiáng)度高莫氏硬度：6.5密度：2.2g/cm3抗壓強(qiáng)度：1150MPa

1.3石英玻璃的優(yōu)越性能

石英玻璃電阻率Ω?cm溫度品種20℃100℃400℃600℃800℃1000℃1200℃透明1018101610108×1076.3×1061061.3×105不透明3.2×10153.2×10142×1092×1076.3×1056.3×104104

介電常數(shù)

0~106

Hz3×1010Hz透明3.703.81不透明3.503.62電光源天文望遠(yuǎn)鏡化工精密光學(xué)光通信半導(dǎo)體整流罩石用英纖維

1.4石英玻璃的應(yīng)用直拉單晶硅電弧石英坩堝石英復(fù)投器多晶硅鑄錠石英陶瓷方坩堝隔熱石英板硅片切割、清洗石英舟石英花籃石英清洗槽石英爐芯管、石英法蘭、石英鐘罩硅片氧化擴(kuò)散石英舟石英支架石英環(huán)、石英腔硅片刻蝕石英舟石英方缸光刻光掩模基板石英鏡頭高溫區(qū)低溫區(qū)常溫區(qū)石英輔助材料硅片制程制程工藝裝備用配件1.5石英玻璃在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用1、線寬越小、石英純度越高2、線寬越小、石英缺陷控制越嚴(yán)工藝分類主原料加熱源特

性工藝種類氣相沉積（CVD）含硅化合物氣相合成高純<1ppm、羥基1000ppm化學(xué)合成法間接法合成含硅化合物氣相合成間接法經(jīng)濟(jì)、超純<0.1ppm、羥基<1ppm等離子氣相沉積(PCVD)SiCl4電熔氣相合成超純<1ppm、羥基<5ppm氣煉熔制水晶氣熔融經(jīng)濟(jì)、純度居中、羥基物理熔制法電阻爐熔融法水晶電熔融羥基20ppm、缺陷多等離子熔制水晶電熔融純度10-30ppm、羥基20ppm電弧離心法水