Quarztiegel , auch Quarzsandtiegel genannt, ist eine Art Tiegel aus Quarzsand, einem Nebenprodukt von Quarzglasprodukten. Es hat ein breites Anwendungsspektrum in der Photovoltaik und im Halbleiterbereich, wird hauptsächlich zur Unterstützung des kontinuierlichen Kristallziehens unter Hochtemperaturbedingungen verwendet und ist ein verbrauchbares Quarzgerät zum Laden von Polysilicium-Rohstoffen.

Was sind also die Leistungsmerkmale von Quarztiegeln?

1. Hohe Temperaturbeständigkeit

Quarztiegel weisen eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit auf. Aus Sicht der physikalischen und thermischen Eigenschaften liegt sein Verformungspunkt bei etwa 1100 °C, der Erweichungspunkt bei 1730 °C und die maximale Dauergebrauchstemperatur kann 1100 °C und in kurzer Zeit sogar 1450 °C erreichen. Diese hohe Temperaturstabilität ermöglicht es Quarztiegeln, in Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen eine stabile Form beizubehalten, was sie zu unverzichtbaren Materialien für Hochtemperaturprozesse wie das Ziehen von einkristallinem Silizium macht.

2. Sauberkeit und Homogenität

Quarztiegel zeichnen sich durch hohe Reinheit und homogene Eigenschaften aus. Seine chemische Hauptzusammensetzung ist Kieselsäure, die nicht mit anderen Säuren außer Flusssäure reagiert und eine gute chemische Stabilität aufweist. Diese Sauberkeit und Homogenität können die Reinheit und Konsistenz des gezogenen einkristallinen Siliziums gewährleisten, das ein wichtiges Zubehör für die Herstellung hochpräziser Produkte wie integrierter Schaltkreise und mikroelektronischer Geräte ist.

3. Hohe Festigkeit und Stabilität

Quarztiegel müssen in Umgebungen mit hohen Temperaturen eine ausreichende Festigkeit und Stabilität gewährleisten. Das Ziehen von Siliziumstäben erfolgt üblicherweise in einer Hochtemperaturumgebung um 1420 °C, in der das Quarzmaterial weich wird. Wenn die Festigkeit des Quarztiegels nicht ausreicht, kann er sich verformen und zusammenbrechen, was direkt dazu führt, dass das Wachstum des Kristalls stoppt und schwere Verluste verursacht. Daher müssen Quarztiegel eine hohe Festigkeit aufweisen, um eine stabile Morphologie und Festigkeit in Umgebungen mit hohen Temperaturen zu gewährleisten.

4. Isolierung und energiesparende Leistung

Quarztiegel verfügen über gute Wärmedämmeigenschaften, wodurch der Wärmeverlust wirksam reduziert und Energie gespart werden kann. Insbesondere beim Ziehen von einkristallinem Silizium wirken sich die Wärmedämmeigenschaften direkt auf die Wachstumsrate und Qualität der Kristalle aus. Die Wärmedämmeigenschaften von Quarztiegeln ermöglichen eine gleichmäßige Wärmeverteilung und verbessern dadurch die Erfolgsrate des Kristallwachstums und die Qualität der Kristallstäbe.

5. Transparente Schicht und Blasenstruktur

Quarztiegel haben eine mehrschichtige Verbundstruktur. Im Allgemeinen ist die innerste Schicht eine transparente Schicht, und die Dicke beträgt 1/3 der Wandstärke, etwa 3–5 mm, und der Blasengehalt ist gering. Die äußere Schicht weist einen höheren Blasenanteil auf, was die Verformungsfestigkeit des Quarztiegels unterstützt und die gleichmäßige Abstrahlung der Wärmequelle gewährleistet. Mit dem Fortschritt der Technologie haben Quarztiegel eine dreischichtige Struktur mit einer transparenten Schicht, einer transparenten Blasenschicht und einer dünnen Blasenschicht auf der Außenschicht entwickelt, um ihre Leistung weiter zu verbessern.

6. Hohe Reinheit und Spurenelementkontrolle

Die Reinheit des Quarztiegels hat einen wichtigen Einfluss auf die Reinheit des gezogenen einkristallinen Siliziums. Hochreiner Quarzsand ist der Kernrohstoff des Quarztiegels und seine Reinheit beeinflusst den Kristallzieheffekt erheblich. Die Rohstoffe des Quarztiegels erfordern eine hohe Reinheit, gute Konsistenz und gleichmäßige Partikelgrößenverteilung. Wenn der Gehalt an schädlichen Bestandteilen wie Al, Na, K, Li, Cu, Mn, Fe und anderen Elementen hoch ist, beeinträchtigt dies das Schmelzen des Tiegels und es kommt zu Blasen, Flecken, Abblättern und anderen Phänomenen. In schweren Fällen wird der Quarztiegel weich und es tritt Silizium aus.

7. Anwendung und Wartung

Quarztiegel werden hauptsächlich im Photovoltaik- und Halbleiterbereich eingesetzt und sind ein wichtiges Hilfsmaterial zum Ziehen von monokristallinem Silizium. Es eignet sich zum Züchten von monokristallinem Halbleitersilizium und monokristallinem Photovoltaiksilizium, die bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, mikroelektronischen Geräten und Solarzellen, Photovoltaikmodulen usw. verwendet werden. Bei der Verwendung und Wartung von Quarztiegeln sollte darauf geachtet werden, den Kontakt mit Flusssäure zu vermeiden, und es kann leicht mit Ätzalkali und Alkalimetallcarbonaten reagieren. Gleichzeitig sind Quarztiegel spröde und leicht zu zerbrechen, weshalb bei der Verwendung besondere Vorsicht geboten ist.

Quarztiegel spielen aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit, sauberen Homogenität, hohen Festigkeit und Stabilität, Wärmespeicherung und Energieeinsparung, mehrschichtigen Verbundstruktur, hohen Reinheit und Spurenelementkontrolle eine wichtige Rolle in der Photovoltaik- und Halbleiterbranche.

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