全面分析石英坩埚常见问题点（附带解决方案）

解决方案：

1.硅料的清洗需要保证无酸碱残留或重金属。

2.坩埚本身的质量过关。

3.改进工艺，使用涂层或喷涂坩埚。

石英坩埚的析晶

现象：石英坩埚在高温下具有趋向变成二氧化硅的晶体（方石英）。这个过程称为再结晶，也称为“失透”，通常也称为“析晶”。

析晶通常发生在石英坩埚的表层，按照中国石英玻璃行业标准规定，半导体工业用石英玻璃在1400℃±5℃下保温6小时，其析晶层的平均厚度应为﹤100m，在100m之内的析晶是属于正常的。严重的析晶对拉单晶的影响很大，石英坩埚内壁发生析晶时有可能破换坩埚内壁原有的涂层，这将导致涂层下面的气泡层和熔硅发生反应，造成部分颗粒状氧化硅进入熔硅内，使得正在生长中的晶体结构发生变异而无法正常长晶。析晶将减薄石英坩埚原有的厚度，降低了坩埚的强度容易引起石英坩埚的变形。

产生原因：

1 、石英坩埚受到沾污，在所有对石英坩埚的沾污中，碱金属离子钾（K）钠（Na）锂（Li）和碱土金属离子钙（Ca）镁（Mg）这些离子的存在是石英坩埚产生析晶的主要因素。

2 、在操作过程中，因操作方法不当也会产生析晶如在防止石英坩埚和装填硅料的过程中，带入的汗水，口水，油污，尘埃等。

3 、新的石墨坩埚未经彻底煅烧或受到沾污就投入使用是造成石英坩埚外层析晶的主要原因。

4 、用于拉晶的原料纯度低，所含杂质太多或清洗工艺存在问题。

5 、熔料时温度过高，也将加重析晶的程度。

6 、石英坩埚的生产，清洗，包装过程中受到沾污。

解决方案：

1 、石英坩埚的生产厂商要保证其生产的坩埚从用料到生产的各个环节都符合质量要求。

2 、在单晶生产的整个过程中应严格按照工艺规程认真操作。

3 、拉晶所用的原料纯度一定要符合生产要求，如果原料本身所含杂质较多，在溶料过程中也会造成析晶。尤其是碱金属离子的存在，将会降低析晶温度200 ～300℃.

4 原料的清洗一定要符合工艺要求，进过酸或碱处理的原料如果未将酸碱残液冲洗彻底，易造成析晶。

5 新的石墨器件，如石墨坩埚因含有一定的灰粉和其它杂质，在投入使用前须经过彻底的高温煅烧才能使用。

6 熔料时应选用合适的熔料温度以减少析晶或降低析晶的程度。

石英坩埚的变形

产生影响：

1、石英坩埚变形后，在拉晶过程中随着埚位的上升，石英坩埚变形的凸出部分将碰撞到导流筒，影响或无法继续正常的拉晶。

2、溶料中发生挂边造成的石英坩埚变形，坩埚上口向内凸出过多，当溶完料埚位上升到正常引晶位置时，已碰撞到导流筒，这将直接导致不能拉晶的严重后果。

3 、溶料中发生鼓包且鼓包较大时，在拉晶过程中随着液位的下降，鼓包会渐渐露出液面，这时已经拉出的晶棒会碰擦鼓包，如不及时停炉会发生晶棒跌落的严重事故。

4、装料方法不当。在液位线上的料与石英坩埚的接触呈面接触状态，这在熔料过程中容易发生挂边导致坩埚变形。坩埚最上部全部装了碎小细料，这在熔料时易发生下部已溶完，上部呈结晶状态而造成坩埚变形。

3、熔料方法不当。

4、温度过高。由于硅熔点为1420℃，一般的熔料温度在1550~1600℃左右，如果熔料温度过高，在熔料过程中极易发生变形。

5、温度过低。当熔料料温度偏低时，坩埚上部的料与埚壁接触处易发生似熔非熔的状态，当下部料熔完上部已挂边的块料将石英坩埚下拉二发生变形。

6、原料质量参差不齐，齐所含杂质远高于原始多晶，酸洗工艺不尽完善，这对坩埚的正常使用影响也非常大，主要表现在容易发生严重析晶。

7、石英本身存在质量问题。石英坩埚在生产，清洗，包装中受到沾污发生析晶（包括液位线以上的部分）这样石英坩埚原有的厚度会减薄，强度也随之下降，容易发生变形。

此外，石英坩埚还具有以下优点：

1. 优异的化学惰性，不容易被大部分酸碱腐蚀，可耐受HF和NaOH等强酸强碱的腐蚀。

2. 热膨胀系数低，所以石英坩埚不容易发生热胀冷缩、热应力等问题。

3. 具有优异的纯度和无杂质的特性，不会对实验样品造成污染。

石英坩埚鼓包的原因如下：

1、烧炼温度过高：石英坩埚在高温下会变软，如果烧炼温度超过其耐温极限，它就会畸变、变形，甚至出现鼓包现象。

2、热震原因：石英坩埚因为长时间在高温环境下，如果突然受到冷却或者遭受快速的温度变化，会引起热震现象。热震会导致坩埚表面出现撕裂甚至鼓包。

3、内部有明显缺陷：石英坩埚在制作过程中存在生产缺陷，例如存在空洞、气泡或者裂纹等缺陷，这些问题会出现在使用过程中，并表现为鼓包等问题。

4、化学物质腐蚀：石英坩埚耐腐蚀性很强，但在强氧化性的氢氟酸、硝酸、氢氯酸等化学物质中，石英坩埚会出现鼓包等问题。

石英坩埚的应用领域：

石英坩埚是实验室中不可或缺的器具之一，石英坩埚在实验室中都有广泛的应用。它们的主要区别在于材料成分、耐高温程度以及用途。

1、石英坩埚的主要优点是耐高温、化学稳定性好，缺点是较脆，使用时要小心。而瓷坩埚的主要优点是轻质、便宜，缺点是不适用于高温反应。

2、化学物质反应和淬火实验：石英坩埚可在强酸强碱环境下使用，因此适用于进行化学物质反应和淬火实验。

3、生物学实验：石英坩埚可在生物学实验中用作生物反应器和细胞培养器等。

4、其他实验：石英坩埚还可用于磨碎、分散和分析等实验。

总之，石英坩埚的主要成分是二氧化硅（SiO2），具有优异的耐高温、耐腐蚀、抗热应力、低热膨胀和无污染等特点，在实验室中被广泛应用。返回搜狐，查看更多