Dacă aveți nevoie de ajutor, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați
Crezet de cuarț este un recipient special rezistent la temperaturi înalte realizat din dioxid de siliciu de înaltă puritate, care joacă un rol de neînlocuit în topirea la temperatură înaltă, creșterea cristalelor și purificarea materialului. Ca un consumabil funcțional important în industria modernă, creuzetul de cuarț joacă un rol cheie în industria fotovoltaică, semiconductoare, sticla optică și alte industrii, cu proprietățile sale fizice și chimice unice.
1. Caracteristicile de bază ale creuzetului de cuarț
Caracteristicile materialelor
Materia primă de bază a creuzetului de cuarț este dioxid de siliciu de înaltă puritate. Puritatea sa este un indicator cheie pentru a măsura calitatea și performanța creuzetului de cuarț și are o influență decisivă asupra stabilității, inerției chimice și a duratei de viață a creuzetului în mediu cu temperatură ridicată.
În domeniile industriale obișnuite, cum ar fi fabricarea sticlei, arderea ceramicii și alte industrii, cerințele de puritate pentru creuzetele de cuarț sunt relativ slabe, dar de obicei trebuie să atingă mai mult de 99,9%. Crezetele de cuarț cu acest nivel de puritate pot îndeplini cerințele de bază pentru recipientele de înaltă temperatură în procesele generale de producție industrială, cum ar fi rezistența la o anumită temperatură ridicată și rezistența la eroziunea substanțelor chimice obișnuite.
În aceste scenarii de aplicare, creuzetele de cuarț sunt utilizate în principal pentru a păstra materii prime din sticlă topită, suspensii ceramice și alte materiale. Puritatea lor poate asigura că la temperaturi relativ scăzute și timpi scurti de încălzire, nu vor exista efecte adverse semnificative asupra calității produsului din cauza prezenței impurităților.
Cu toate acestea, în domenii de tehnologie de vârf, cum ar fi semiconductori și fotovoltaici, cerințele de puritate pentru creuzetele de cuarț au atins un nivel aproape exigent. Puritatea siliciului în creuzete de cuarț de puritate ultra-înaltă este extrem de mare, iar conținutul de impurități trebuie controlat strict la nivel de ppm (părți per milion). Acest lucru se datorează faptului că în industriile semiconductoare și fotovoltaice, materialele prelucrate sunt extrem de sensibile la impurități. Chiar și urme de impurități pot cauza probleme grave, cum ar fi defecte ale cristalului și degradarea performanței electrice, afectând astfel performanța și randamentul produsului final.
De exemplu, în timpul creșterii siliciului monocristal, creuzetul de cuarț este folosit ca recipient pentru materiale de siliciu. Impuritățile din interiorul acestuia pot difuza în cristalul de siliciu, afectând puritatea și proprietățile electrice ale cristalului de siliciu și afectând astfel eficiența de conversie a celulelor solare și performanța dispozitivelor semiconductoare. Prin urmare, pentru a satisface nevoile acestor industrii de vârf, creuzetele de cuarț de puritate ultra-înaltă sunt strict controlate în ceea ce privește selecția materiilor prime, controlul procesului de producție și inspecția calității pentru a se asigura că puritatea lor atinge standarde extrem de înalte.
Forma fizică
Crezet de cuarțs sunt transparente sau translucide în aspect, iar această proprietate optică unică este strâns legată de microstructura sa internă. Crezetele de cuarț de înaltă puritate au de obicei o transparență ridicată deoarece au foarte puține impurități interne și o structură cristalină relativ completă, iar lumina este mai puțin împrăștiată și absorbită atunci când se propagă în interior.
Acest creuzet de cuarț cu transparență ridicată nu este doar frumos ca aspect, dar poate oferi și un câmp vizual clar în unele experimente și producții care necesită observarea stării materialelor topite sau a proceselor de reacție, ceea ce este convenabil pentru monitorizare în timp real pentru operatori.
Dimpotrivă, dacă creuzetul de cuarț conține urme de bule sau alte impurități, lumina va întâlni mai multe interfețe de împrăștiere în timpul propagării, determinând ca lumina să se împrăștie și să se reflecte, făcând creuzetul translucid sau opac. Prezența bulelor nu numai că afectează transparența creuzetului, dar poate avea și un efect negativ asupra rezistenței și stabilității creuzetului la temperaturi ridicate. De exemplu, în timpul încălzirii la temperaturi înalte, bulele se pot extinde sau sparge, provocând fisuri sau deteriorarea suprafeței creuzetului, afectând astfel durata de viață și siguranța acestuia.
Tratarea suprafeței
Crezetele moderne de cuarț sunt adesea tratate cu acoperiri speciale pe peretele interior. Cel mai obișnuit material de acoperire este nitrura de siliciu, care poate împiedica în mod eficient materialul topit să adere la peretele interior al creuzetului și poate prelungi, de asemenea, durata de viață a creuzetului într-o anumită măsură. Uniformitatea și aderența stratului de acoperire sunt indicatori importanți ai calității creuzetului.
2. Avantajele de performanță ale creuzetelor de cuarț
Rezistență excelentă la căldură
Crezet de cuarțs performează excelent în medii de lucru cu temperaturi ridicate. Structura sa moleculară unică de dioxid de siliciu îi conferă o stabilitate excelentă la temperatură ridicată și poate menține integritatea structurală în condiții continue de temperatură ridicată. Această rezistență la căldură se datorează modului special de legare siliciu-oxigen al materialelor de cuarț, care are o energie de legătură ridicată și o structură stabilă.
În aplicațiile practice, creuzetele de cuarț pot rezista mult timp la mediul de temperatură înaltă necesar pentru topirea metalelor sau creșterea cristalelor, fără înmuiere și deformare, ceea ce este semnificativ mai bun decât produsele ceramice obișnuite. Este de remarcat faptul că stabilitatea la temperaturi ridicate a creuzetului de cuarț nu se reflectă numai în rezistența statică la temperatură, ci și în procesul de schimbare dinamică a temperaturii. Poate menține proprietăți mecanice bune, ceea ce este dificil de realizat pentru multe alte materiale.
Stabilitate chimică excelentă
Inerția chimică a creuzetului de cuarț este extrem de remarcabilă. În mediile obișnuite de topire, prezintă o rezistență excelentă la coroziune la majoritatea substanțelor chimice. În special în medii acide, creuzete de cuarț reacționează greu cu acizii anorganici obișnuiți, ceea ce asigură puritatea procesului de topire. Desigur, trebuie subliniat că materialele de cuarț sunt mai sensibile la câțiva acizi puternici, cum ar fi acidul fluorhidric și acidul fosforic fierbinte, și sunt, de asemenea, ușor corodate în medii alcaline puternice.
Această stabilitate chimică selectivă face ca creuzetele de cuarț să fie o alegere de neînlocuit în domenii precum semiconductori și fotovoltaici care necesită o puritate extrem de ridicată. În utilizarea efectivă, această inerție chimică nu numai că asigură stabilitatea procesului, dar evită și riscul contaminării topiturii.
Proprietăți termice bune
Proprietățile fizice termice ale materialelor de cuarț sunt destul de unice. Coeficientul său de dilatare termică este extrem de scăzut, ceea ce înseamnă că dimensiunea creuzetului de cuarț se modifică foarte puțin în timpul procesului de creștere și scădere a temperaturii. Această caracteristică aduce două avantaje semnificative: în primul rând, poate menține o bună stabilitate dimensională în timpul ciclării temperaturii; în al doilea rând, reduce riscul de deteriorare structurală cauzată de stresul termic.
Deși creuzetele de cuarț au o anumită capacitate de a rezista șocului termic, utilizatorii trebuie totuși să fie atenți pentru a evita schimbările drastice de temperatură, deoarece șocul termic rapid poate provoca în continuare microfisuri. În funcționarea efectivă, se recomandă adoptarea unui program de încălzire și răcire treptată, care poate maximiza avantajele de performanță termică ale creuzetelor de cuarț și poate prelungi durata de viață a acestora.
Garanție de puritate
Puritatea ridicată este una dintre cele mai mândre caracteristici ale creuzetelor de cuarț. Crezetele de cuarț fabricate folosind procese avansate de purificare pot avea niveluri extrem de scăzute de impurități. Acest avantaj de puritate este important pentru procese cum ar fi creșterea unui singur cristal semiconductor care necesită o puritate extrem de ridicată a materialului.
Garanția de puritate a creuzetelor de cuarț se reflectă în principal în trei aspecte: în primul rând, materiile prime sunt strict cernute și purificate; în al doilea rând, procesul de fabricație se desfășoară într-un mediu curat; și în final, produsul finit este supus mai multor teste de puritate. Acest control cuprinzător al calității asigură că creuzetul de cuarț nu va deveni o sursă de contaminare în timpul utilizării.
Cerințele de puritate pentru diferite domenii de aplicare variază, de asemenea. Aplicațiile high-end semiconductoare necesită de obicei creuzetele de cuarț de cea mai înaltă puritate, în timp ce unele aplicații industriale pot relaxa în mod corespunzător standardele.
| Avantaje de performanță | Descriere |
| Rezistență excelentă la căldură | Crezet de cuarțs perform well in high-temperature working environments, and their unique silicon dioxide molecular structure gives them excellent high-temperature stability. They can maintain structural integrity under continuous high-temperature conditions and maintain good mechanical properties during dynamic temperature changes. |
| Stabilitate chimică excelentă | Crezet de cuarțs are extremely chemically inert and show excellent corrosion resistance to most chemicals in common smelting environments, especially in acidic media, where they hardly react with inorganic acids. However, they are more sensitive to a few strong acids such as hydrofluoric acid and hot phosphoric acid. |
| Proprietăți termice bune | Coeficientul de dilatare termică al materialului de cuarț este extrem de scăzut, ceea ce face ca dimensiunea acestuia să se schimbe foarte puțin în timpul procesului de încălzire și răcire și are o bună stabilitate dimensională și rezistență la stres termic. Cu toate acestea, schimbările drastice de temperatură trebuie evitate pentru a preveni generarea de microfisuri. |
| Garanție de puritated | Crezet de cuarțs manufactured using advanced purification processes have extremely low impurity content and are suitable for processes such as semiconductor single crystal growth that require extremely high material purity. Its purity advantage is reflected in the selection of raw materials, clean environment manufacturing, and multiple testing. |
3. Prezentare generală a procesului de fabricație
Fabricarea de creuzete de cuarț este un proces precis și complex care implică mai multe legături cheie de proces. Prima este etapa de pregătire a materiei prime. Fabricarea creuzetelor de cuarț de înaltă calitate trebuie să înceapă cu o verificare strictă a materiilor prime. Minereul de cuarț de înaltă calitate trebuie să treacă prin mai multe procese fizice de screening, cum ar fi clasificarea dimensiunii particulelor, separarea magnetică și îndepărtarea fierului și purificarea prin flotație.
Apoi se efectuează un tratament de purificare chimică profundă, inclusiv proces de spălare cu acid, clorurare la temperatură înaltă și curățare cu apă ultrapură, pentru a se asigura că puritatea materiilor prime ajunge la mai mult de 99,99%. Materiile prime purificate trebuie să treacă prin mai multe proceduri de control al calității, cum ar fi detectarea ICP-MS, analiza laser a dimensiunii particulelor și testarea conținutului de umiditate pentru a pune bazele procesării ulterioare.
Turnarea prin topire este veriga centrală în procesul de fabricație. În prezent, cele două căi principale de proces sunt metoda arcului și metoda topirii. Producția metodei arcului se desfășoară într-un mediu cu vid înalt, folosind un sistem de electrozi de grafit de înaltă puritate, iar nisipul de cuarț este topit prin controlul precis al energiei arcului, iar apoi sistemul centrifugal controlat de computer este utilizat pentru a obține o turnare uniformă.
Acest proces necesită monitorizarea în timp real a distribuției câmpului de temperatură pentru a asigura stabilitatea stării topite. Metoda de topire folosește un cuptor special cu control al zonei cu mai multe temperaturi, se topește în atmosferă protectoare, folosește o matriță de grafit de înaltă precizie pentru a forma și, în final, elimină stresul intern printr-un proces de recoacere cu răcire în gradient. Cele două procese au propriile lor avantaje și sunt potrivite pentru producerea de creuzete cu specificații și utilizări diferite.
Semifabricatul de creuzet format trebuie să treacă printr-o serie de procese de prelucrare de precizie și de tratare a suprafeței. Prelucrarea include tăierea de precizie CNC, lustruirea suprafeței interioare și tratarea marginilor pentru a asigura acuratețea dimensională și calitatea suprafeței. Tehnologia de acoperire a suprafeței este deosebit de critică și procese avansate, cum ar fi pulverizarea cu plasmă sau depunerea chimică în vapori CVD, sunt utilizate pentru a forma un strat protector uniform și dens cu nitrură de siliciu pe peretele interior al creuzetului.
Procese speciale, cum ar fi curățarea cu ultrasunete, tratamentul de activare a suprafeței și tratamentul antistatic sunt necesare pentru a îmbunătăți și mai mult performanța produsului. Aceste etape fine de prelucrare sunt direct legate de durata de viață și stabilitatea procesului a creuzetului.
Pentru a asigura calitatea produsului, a fost stabilit un sistem complet de control al calității. Detectarea dimensiunilor folosește tehnologii precum scanarea laser tridimensională, testarea rotunjimii de înaltă precizie și măsurarea grosimii cu ultrasunete pentru a obține un control digital de dimensiune completă.
Testele de performanță includ teste de deformare la temperatură înaltă, teste de șoc termic și analize de puritate pentru a simula condițiile reale de utilizare pentru a verifica fiabilitatea produsului. Legătura de testare nedistructivă utilizează tehnologii precum detectarea defectelor cu raze X, testarea cu ultrasunete și sortarea automată optică pentru a se asigura că produsul nu are defecte interne. Fiecare link de testare are standarde stricte de calitate, iar produsele necalificate vor fi izolate și procesate imediat.
4. Domenii principale de aplicare
Aplicații în industria fotovoltaică:
În lanțul industriei fotovoltaice, creuzetele de cuarț joacă un rol cheie, în special în creșterea siliciului monocristal. Când se folosește metoda Czochralski pentru a produce siliciu monocristal, creuzetul de cuarț, ca recipient de siliciu topit, trebuie să reziste la un mediu de temperatură ridicată de peste 1600°C. Particularitatea creuzetelor de cuarț de calitate fotovoltaică este că: în primul rând, peretele său interior trebuie de obicei acoperit cu un strat de nitrură de siliciu, care poate împiedica lipirea topiturii de siliciu de peretele creuzetului și poate controla eficient penetrarea conținutului de oxigen; în al doilea rând, datorită cerințelor extreme de puritate ale creșterii siliciului monocristal, creuzetul trebuie să fie realizat din nisip de cuarț de puritate ultra-înaltă, iar conținutul de impurități metalice trebuie controlat la nivel de ppb.
Este de remarcat faptul că, în condiții de lucru continue la temperatură ridicată, creuzetul de cuarț se va cristaliza treptat și va forma o fază de cuarț, care va reduce semnificativ rezistența mecanică a creuzetului. Prin urmare, creuzetele fotovoltaice sunt de obicei proiectate ca produse de unică folosință, iar un creuzet nou trebuie înlocuit pentru fiecare cuptor de creștere a siliciului monocristal.
Aplicații pentru fabricarea semiconductorilor:
Industria semiconductoarelor a propus cerințe tehnice mai stricte pentru creuzetele de cuarț. În procesul de preparare a monocristalelor de siliciu pentru circuite integrate, creuzetele de cuarț nu trebuie doar să asigure o puritate extrem de ridicată, ci și să aibă stabilitate termică excelentă și precizie dimensională.
Caracteristicile speciale ale creuzetelor de calitate semiconductoare sunt: în primul rând, prepararea prin metoda arcului trebuie efectuată sub protecția argonului de puritate ultra-înaltă pentru a evita orice posibilă contaminare; în al doilea rând, procesul de tratare a suprafeței interioare este mai sofisticat, iar grosimea stratului de acoperire trebuie controlată cu precizie la nivel de microni; în al treilea rând, există cerințe stricte pentru istoricul termic al creuzetului și trebuie să se asigure că nu vor fi eliberate substanțe volatile la temperaturi ridicate.
Odată cu reducerea continuă a dimensiunii dispozitivelor semiconductoare, cerințele de calitate pentru creuzetele de cuarț continuă să crească, în special în reducerea microdefectelor și controlul conținutului de oxigen. Au fost puse noi provocări.
Aplicarea pregătirii materialelor speciale:
În domeniul materialelor speciale, creuzete de cuarț arată valoarea unică a aplicației. În topirea metalelor prețioase, cum ar fi purificarea metalelor din grupa platinei, inerția chimică a creuzetelor de cuarț poate asigura că metalele nu sunt contaminate; la fabricarea sticlei speciale, cum ar fi sticla optică și sticla laser, puritatea ridicată a creuzetelor de cuarț asigură transmisia luminii sticlei; în procesul de creștere a cristalelor laser, cum ar fi YAG, safir și alte cristale, creuzetele de cuarț pot oferi un mediu de topire stabil.
Cerințele speciale ale acestor aplicații pentru creuzete includ: proiectarea formelor geometrice specifice pentru diferite caracteristici de topire; dezvoltarea de acoperiri speciale pentru a îmbunătăți caracteristicile interfeței; și optimizarea distribuției câmpului termic în funcție de cerințele procesului. În unele ocazii speciale, creuzetele transparente de cuarț sunt, de asemenea, necesare pentru a observa procesul de topire.
Aplicarea experimentelor de cercetare științifică:
În domeniul cercetării științei materialelor, creuzetele de cuarț sunt instrumente experimentale indispensabile. Caracteristicile creuzetelor de laborator sunt: diverse specificații, variind de la câțiva mililitri până la câțiva litri; design fin, unele echipate cu capace cu structură specială și orificii de aerisire; cerințe stricte de puritate, în special atunci când sunt utilizate pentru sinteza nanomaterialelor.
Valoarea specială a creuzetelor de calitate pentru cercetare științifică constă în: în primul rând, pot îndeplini cerințele speciale de mediu în cercetarea și dezvoltarea de noi materiale, cum ar fi vidul ultra-înalt sau atmosfera specială; în al doilea rând, pot rezista unor condiții experimentale extreme, cum ar fi creșterea și scăderea rapidă a temperaturii sau mediul puternic coroziv; în al treilea rând, unele creuzete de cercetare integrează și funcții speciale, cum ar fi măsurarea și observarea temperaturii.
Odată cu dezvoltarea științei materialelor, creuzetele de cuarț de cercetare științifică se dezvoltă în direcția funcționalizării și inteligenței, cum ar fi dezvoltarea creuzetelor compozite cu funcții catalitice sau a creuzetelor inteligente cu senzori integrați.
Aplicații în domenii emergente:
Pe lângă aplicațiile tradiționale, creuzetele de cuarț prezintă și perspective largi în domeniul tehnologiilor emergente. La prepararea materialelor semiconductoare de a treia generație, creuzetele de cuarț trebuie să se adapteze la temperaturi mai ridicate de creștere; în procesul de sinterizare a materialelor cu electrozi pozitivi a bateriei litiu-ion, stabilitatea creuzetelor de cuarț poate îmbunătăți proprietățile materialului; în cercetarea și dezvoltarea de noi materiale fotovoltaice perovskite, creuzetele de cuarț oferă un mediu de reacție ideal.
Aceste aplicații emergente au prezentat noi cerințe pentru creuzetele de cuarț, inclusiv dezvoltarea de produse cu grade de temperatură mai ridicate, îmbunătățirea stabilității în medii chimice specifice și proiectarea de forme structurale mai complexe. În viitor, odată cu descoperirea noilor tehnologii de materiale, domeniul de aplicare al creuzetelor de cuarț va fi extins în continuare.
5. Diferența dintre creuzetul de cuarț și creuzetul din ceramică sau grafit
Avantaj de stabilitate chimică:
Inerția chimică a creuzet de cuarț este excelent, ceea ce se datorează în principal structurii sale cristaline tetraedrice SiO2 stabile. În mediu de topire la temperatură înaltă, materialul de cuarț reacționează cu greu cu majoritatea metalelor topite, inclusiv cu metalele active precum siliciul și aluminiul. Această proprietate este deosebit de importantă în fabricarea semiconductorilor, deoarece chiar și contaminarea cu impurități la nivel de parte per miliard poate duce la o scădere semnificativă a performanței cipului.
În comparație, creuzetele ceramice de alumină reacționează cu anumite metale de tranziție la temperaturi ridicate, în timp ce creuzetele de grafit introduc inevitabil impurități de carbon în topitură. Este de remarcat faptul că creuzetele de cuarț sunt deosebit de rezistente la acizii anorganici și pot rezista la coroziune de la majoritatea acizilor puternici, cu excepția acidului fluorhidric și a acidului fosforic fierbinte. Cu toate acestea, într-un mediu alcalin puternic, mai ales în condiții de temperatură ridicată, cuarțul se va eroda treptat, ceea ce necesită o atenție specială la utilizare.
Adaptabilitate la mediul cu temperaturi ridicate:
Stabilitatea creuzetelor de cuarț în atmosfere oxidante la temperatură înaltă este avantajul său semnificativ. Într-un mediu cu aer, poate funcționa stabil pentru o lungă perioadă de timp la o temperatură apropiată de punctul său de înmuiere, în timp ce creuzetul de grafit se va oxida rapid și se va pierde în această condiție. Datele experimentale arată că, în aceleași condiții, durata de viață a creuzetului de cuarț poate ajunge de 5-10 ori mai mare decât a creuzetului de grafit.
Deși unele ceramice speciale, cum ar fi zirconia, pot rezista și la temperaturi ridicate, ele au adesea probleme de schimbare de fază, ceea ce duce la o stabilitate termică redusă. Crezetul de cuarț nu numai că poate menține o formă stabilă la temperaturi ridicate, dar și rezistența sa mecanică scade lent, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru procese pe termen lung la temperatură înaltă. Într-un mediu cu vid, performanța creuzetului de cuarț este și mai bună și aproape nu se produce poluare volatilă.
Caracteristici de performanță termică:
Proprietățile fizice termice ale materialelor de cuarț sunt unice. Coeficientul său de dilatare termică este doar aproximativ 1/10 din cel al ceramicii obișnuite, ceea ce face ca modificări dimensionale aproape neevidente atunci când temperatura se schimbă. Această caracteristică aduce două avantaje importante: în primul rând, în timpul ciclului de temperatură, creuzet de cuarț nu este ușor să produci fisuri de stres termic; în al doilea rând, potrivirea termică cu echipamentul de susținere este mai bună. Chiar și așa, este totuși necesar să se evite schimbările rapide de temperatură care depășesc 300℃/min pentru a preveni deteriorarea șocului termic.
În schimb, ceramica obișnuită este mai predispusă la microfisuri în timpul ciclurilor termice datorită coeficienților lor mai mari de dilatare termică. Deși materialele din grafit au o conductivitate termică bună, caracteristicile lor de dilatare termică anizotropă conduc adesea la deformare structurală, afectând precizia utilizării.
Asigurarea purității:
În domeniul aplicațiilor de puritate ultra-înaltă, avantajul de puritate al creuzete de cuarț este de neînlocuit. Conținutul total de impurități al nisipului de cuarț de înaltă puritate preparat prin procese moderne de purificare poate fi controlat sub 1 ppm. Acest nivel de puritate este critic pentru creșterea monocristalului semiconductor, deoarece orice impurități străine pot deveni o sursă de defecte cristaline.
În schimb, chiar și creuzetele ceramice de cea mai înaltă puritate sunt dificil de evitat migrarea elementelor de impurități, în timp ce creuzetele de grafit prezintă întotdeauna riscul de contaminare cu carbon. În producția actuală, creuzetele de cuarț de calitate semiconductoare trebuie, de asemenea, să sufere tratamente speciale de suprafață, cum ar fi procese de ardere și degazare la temperatură înaltă, pentru a reduce și mai mult riscul de contaminare a suprafeței. Acest control strict al purității este baza pentru asigurarea performanței dispozitivului.
Proprietăți optice:
Proprietățile optice ale creuzetelor transparente de cuarț îi aduc avantaje unice de aplicare. În banda ultravioletă până la infraroșu apropiat, transmisia cuarțului de înaltă puritate depășește 90%, ceea ce permite operatorului să observe în mod direct starea în timp real a procesului de topire. Această caracteristică de vizualizare este extrem de importantă pentru dezvoltarea procesului și controlul procesului. De exemplu, în creșterea siliciului monocristal, morfologia interfeței solid-lichid poate fi observată intuitiv.
În schimb, creuzetele din ceramică și grafit sunt complet opace și pot fi monitorizate doar prin mijloace indirecte. Fabricația modernă avansată a dezvoltat și creuzete de cuarț cu ferestre de observare pentru a satisface nevoile de observare ale proceselor speciale. Este de remarcat faptul că cuarțul transparent își pierde treptat transparența la temperaturi ridicate, ceea ce este cauzat de cristalizare, dar acest lucru nu îi afectează de obicei funcțiile de bază.
Caracteristicile suprafeței:
Cel special tratat creuzet de cuarț suprafața are performanțe excelente. Prin tehnologii precum depunerea chimică de vapori îmbunătățită cu plasmă, pe suprafața interioară a creuzetului se poate forma o acoperire cu nitrură de siliciu la scară nanometrică. Această acoperire nu numai că poate preveni eficient aderența topiturii, dar poate și inhiba dizolvarea cuarțului în topitură.
Experimentele arată că învelișul optimizat poate prelungi durata de viață a creuzetului cu mai mult de 30%. În schimb, modificarea suprafeței creuzetelor ceramice este mai dificilă, în timp ce creuzetele de grafit necesită un tratament complex de antioxidare. Tehnologia modernă de inginerie a suprafețelor a dezvoltat, de asemenea, tehnologia stratului de tranziție cu gradient, care îmbunătățește foarte mult rezistența de aderență între acoperire și substrat, îmbunătățind și mai mult performanța. Aceste tehnologii de tratare a suprafeței sunt garanția cheie pentru ca creuzetul de cuarț să funcționeze stabil în condiții dure.
| Categoria de performanță | Crezet de cuarț | Crezete ceramice | Crezet de grafit |
| Stabilitate chimică | Este extrem de inert din punct de vedere chimic, cu o structură tetraedrică SiO₂ stabilă, care reacționează greu cu majoritatea topiturii de metal, ceea ce este deosebit de important în fabricarea semiconductoarelor. Are rezistență puternică la acizii anorganici (cu excepția acidului fluorhidric și acidului fosforic fierbinte). Cu toate acestea, este ușor corodat într-un mediu alcalin puternic. | Poate reacționa cu anumite metale de tranziție la temperaturi ridicate și necesită căptușeală suplimentară pentru a preveni coroziunea. | Introduce impurități de carbon în topitură, afectând puritatea. |
| Adaptabilitate la medii cu temperaturi ridicate | Are o stabilitate bună într-o atmosferă oxidantă la temperatură ridicată, iar durata sa de viață poate ajunge de 5-10 ori mai mare decât a unui creuzet de grafit. Aproape că nu există contaminare volatilă într-un mediu cu vid. | Ușor de înmuiat și deformat la temperaturi ridicate, stabilitate termică slabă. | Se oxidează și se pierde rapid în atmosfere oxidante la temperaturi ridicate. |
| Proprietăți termice | Are un coeficient de dilatare termică scăzut (aproximativ 1/10 din ceramica obișnuită), mici modificări dimensionale și un risc scăzut de fisuri termice. Cu toate acestea, schimbările rapide de temperatură (>300℃/min) trebuie evitate. | Coeficientul de dilatare termică este mare, iar microfisurile sunt ușor generate în timpul ciclurilor termice. | Conductivitate termică bună, dar expansiunea termică anizotropă poate cauza deformare structurală. |
| Garanție de puritate | Conținutul de impurități poate fi controlat sub 1 ppm, ceea ce este potrivit pentru aplicații de puritate ultra-înaltă, cum ar fi creșterea unui singur cristal de semiconductor. | Este dificil să se atingă nivelul de puritate al creuzetelor de cuarț și pot exista urme de migrare a impurităților. | Risc de contaminare cu carbon, neadecvat pentru procese cu cerințe de puritate extrem de ridicate. |
| Proprietăți optice | Crezetul transparent de cuarț are o transmisie de >90% în banda ultravioletă până la infraroșu apropiat, ceea ce este convenabil pentru observarea procesului de topire. | Complet opac și nu poate fi observat direct. | Complet opac și nu poate fi observat direct. |