高純石英為什么如此珍貴,？
◎? 馬亞夢
高純石英因其獨特的分子鏈結(jié)構(gòu),、晶格形狀和晶格變化規(guī)律,，使其具有極好的化學穩(wěn)定性,、極低的體膨脹系數(shù)、極高的耐溫性,、高絕緣耐壓能力,、低而穩(wěn)定的超聲延遲性能、高于普通玻璃的機械性能,、透紫外光譜性能以及透可見光及近紅外光譜性能,，在半導體、光伏,、光纖,、電光源等領域占有舉足輕重的地位。
在半導體領域，高純石英砂是制造芯片的重要戰(zhàn)略性核心原材料之一,，芯片制造環(huán)節(jié)主要分為硅片制造-晶圓制造-芯片制造,，各工序中使用的高純石英材料主要包括硅片制造環(huán)節(jié)拉制單晶硅棒的石英坩堝，晶圓制造環(huán)節(jié)石英玻璃擴散管以及配套的石英法蘭,、石英玻璃爐管,、石英舟等石英玻璃器具，芯片制造環(huán)節(jié)光刻,、刻蝕和薄膜沉淀使用的光掩膜基板等,。不同的石英制品，對高純石英砂的純度,、包裹體含量、粒度等要求不同,，其中以拉制單晶硅的高純石英坩堝要求最為嚴格,。
在光伏領域，石英坩堝用于盛裝熔融硅并制成后續(xù)工序所需晶棒,，是光伏行業(yè)不可或缺的重要支撐材料,，是硅材料生產(chǎn)的重要配套關鍵性耗材。近年來,，我國光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,，產(chǎn)業(yè)處于快速變革期，光伏硅片的消費量急劇上漲,，市場對石英坩堝的需求量也隨之猛增,，尤其是當前單晶占比快速提升、光伏電池組件正處于P型到N型的轉(zhuǎn)型變革期,，對石英坩堝尺寸,、純度、拉晶時間和拉晶次數(shù)均提出了更高的要求,，大尺寸,、高純度、長壽命,、多次數(shù)高純石英坩堝將是未來技術(shù)的發(fā)展方向,。
在光纖領域，由于石英光纖具有傳輸距離更遠,、速度更快,、信號損耗率更低、不受電磁信號影響等優(yōu)點,，高純石英玻璃產(chǎn)品是光纖生產(chǎn)過程中的重要材料,，主要應用于光纖預制棒制成和光纖拉絲工藝中，光纖預制棒是決定光纖性能的原始棒體材料。石英中的羥基會擴散到芯層內(nèi),，導致光纖衰減超標,；過渡金屬離子會導致微觀不均勻，增加光纖損耗,，嚴重時會導致信號失真,。
在電光源領域，高純石英的應用極為廣泛,，在透明石英玻璃管中,，可用于鎢燈用透明石英玻璃管，高壓汞燈用透明石英玻璃管,，金屬鹵化物燈用透明石英玻璃管和其他工業(yè)用透明石英玻璃管,；在光學儀器中，可用于制造顯微光學儀器,、掃描打印設備,、照相機或其他機械系統(tǒng)的透鏡、棱鏡,、反射鏡等,；其他高附加值電光源材料，如電真空儀表等,。
高純石英之所以如此珍貴,，除了其是戰(zhàn)略性高新產(chǎn)業(yè)不可或缺的原材料，還由于其受原礦屬性和提純工藝雙重壁壘,。高品質(zhì)且穩(wěn)定的礦源供給和提純關鍵技術(shù)是制備高純石英砂的兩個必備條件,。全球高純石英原料礦床主要分布于美國、挪威,、加拿大,、澳大利亞、俄羅斯,、中國等,，其中美國的Spruce Pine礦是世界公認的優(yōu)質(zhì)石英礦床，具有規(guī)模大,、流體雜質(zhì)少和礦石品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點,。目前能穩(wěn)定生產(chǎn)高端高純石英的企業(yè)主要有美國矽比科（原尤尼明）、挪威TQC,、中國石英股份等,。近年來，在國家政策的支持下,，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動下,，以及下游日益旺盛的市場需求下,，高純石英行業(yè)迎來了巨大的機遇，越來越多的企業(yè),、研究院所從資源,、技術(shù)等方向進入高純石英行業(yè)。隨著找礦的持續(xù)突破,、關鍵技術(shù)的不斷研發(fā),，高端高純石英國產(chǎn)化有望加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將持續(xù)完善,。
?。ㄗ髡邌挝唬褐袊刭|(zhì)調(diào)查局鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所）
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