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(xué)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(jī)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(dǎo)體,、光伏,、光纖、電光源等領(lǐng)域占有舉足輕重的地位,。
在半導(dǎo)體領(lǐng)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(kuò)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(yán)格。
在光伏領(lǐng)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(guān)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(fèi)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(dāng)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(lǐng)域,，由于石英光纖具有傳輸距離更遠(yuǎn),、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(yīng)用于光纖預(yù)制棒制成和光纖拉絲工藝中，光纖預(yù)制棒是決定光纖性能的原始棒體材料,。石英中的羥基會擴(kuò)散到芯層內(nèi),，導(dǎo)致光纖衰減超標(biāo)；過渡金屬離子會導(dǎo)致微觀不均勻,，增加光纖損耗,，嚴(yán)重時會導(dǎo)致信號失真。
在電光源領(lǐng)域,，高純石英的應(yīng)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(xué)儀器中,，可用于制造顯微光學(xué)儀器,、掃描打印設(shè)備、照相機(jī)或其他機(jī)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(guān)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(rèn)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(jī)遇,，越來越多的企業(yè)、研究院所從資源,、技術(shù)等方向進(jìn)入高純石英行業(yè),。隨著找礦的持續(xù)突破、關(guān)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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