Mitkä ovat kvartsiupokkaiden tärkeimmät edut verrattuna keraamisiin tai grafiittiupokkaisiin?

Kvartsiupokas on erityinen korkean lämpötilan kestävä säiliö, joka on valmistettu erittäin puhtaasta piidioksidista, jolla on korvaamaton rooli korkean lämpötilan sulatuksessa, kiteiden kasvatuksessa ja materiaalin puhdistuksessa. Kvartsiupokas on tärkeä toiminnallinen kulutustarvike nykyaikaisessa teollisuudessa ja sillä on avainasemassa aurinkosähkö-, puolijohde-, optinen lasi- ja muilla teollisuudenaloilla ainutlaatuisilla fysikaalisilla ja kemiallisilla ominaisuuksillaan.

1. Kvartsiupokkaan perusominaisuudet

Materiaalin ominaisuudet
Kvartsiupokkaan ydinraaka-aine on erittäin puhdasta piidioksidia. Sen puhtaus on avainindikaattori kvartsiupokkaan laadun ja suorituskyvyn mittaamiseksi, ja sillä on ratkaiseva vaikutus upokkaan stabiilisuuteen, kemialliseen inertiteettiin ja käyttöikään korkean lämpötilan ympäristössä.

Tavallisilla teollisuuden aloilla, kuten lasinvalmistuksessa, keramiikkapolttossa ja muilla teollisuudenaloilla, kvartsiupokkaiden puhtausvaatimukset ovat suhteellisen löysät, mutta yleensä niiden on oltava yli 99,9 %. Tämän puhtaustason kvartsiupokkaat voivat täyttää korkean lämpötilan säiliöille asetetut perusvaatimukset yleisissä teollisissa tuotantoprosesseissa, kuten kestävät tietyn korkean lämpötilan ja tavallisten kemikaalien kulumista.

Näissä sovellusskenaarioissa kvartsiupokkaita käytetään pääasiassa sulan lasin raaka-aineiden, keraamisten lietteiden ja muiden materiaalien säilyttämiseen. Niiden puhtaus voi varmistaa, että suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa ja lyhyillä kuumennusajoilla ei ole merkittäviä haitallisia vaikutuksia tuotteen laadulle johtuen epäpuhtauksista.

Huipputeknologian aloilla, kuten puolijohteissa ja aurinkosähköissä, kvartsiupokkaiden puhtausvaatimukset ovat kuitenkin saavuttaneet lähes vaativan tason. Piidioksidin puhtaus sisällä erittäin puhtaat kvartsiupokkaat on erittäin korkea, ja epäpuhtauspitoisuutta on valvottava tiukasti ppm-tasolla (miljoonasosia). Tämä johtuu siitä, että puolijohde- ja aurinkosähköteollisuudessa käsitellyt materiaalit ovat erittäin herkkiä epäpuhtauksille. Jopa pienet määrät epäpuhtauksia voivat aiheuttaa vakavia ongelmia, kuten kidevirheitä ja sähköisen suorituskyvyn heikkenemistä, mikä vaikuttaa lopputuotteen suorituskykyyn ja saantoon.

Esimerkiksi yksikiteisen piin kasvun aikana kvartsiupokasta käytetään piimateriaalien säiliönä. Sen sisällä olevat epäpuhtaudet voivat diffundoitua piikiteisiin vaikuttaen piikiteen puhtauteen ja sähköisiin ominaisuuksiin ja siten aurinkokennojen muunnostehokkuuteen ja puolijohdelaitteiden suorituskykyyn. Siksi näiden huippuluokan teollisuudenalojen tarpeiden täyttämiseksi erittäin puhtaita kvartsiupokkaita valvotaan tiukasti raaka-aineen valinnan, tuotantoprosessin valvonnan ja laaduntarkastuksen suhteen sen varmistamiseksi, että niiden puhtaus saavuttaa erittäin korkeat standardit.

Fyysinen muoto
Kvartsiupokass ovat läpinäkyviä tai läpikuultavia ulkonäöltään, ja tämä ainutlaatuinen optinen ominaisuus liittyy läheisesti sen sisäiseen mikrorakenteeseen. Erittäin puhtaiden kvartsiupokkaiden läpinäkyvyys on yleensä korkea, koska niissä on hyvin vähän sisäisiä epäpuhtauksia ja suhteellisen täydellinen kiderakenne, ja valo on vähemmän sironnut ja absorboitunut, kun se etenee sisällä.

Tämä läpinäkyvä kvartsiupokas ei ole vain kaunis ulkonäöltään, vaan se voi myös tarjota selkeän näkökentän joissakin kokeissa ja tuotannossa, jotka vaativat sulan materiaalin tilan tai reaktioprosessien tarkkailua, mikä on käyttäjien kätevää seurata reaaliajassa.

Päinvastoin, jos kvartsiupokas sisältää pieniä kuplia tai muita epäpuhtauksia, valo kohtaa enemmän sirontarajapintoja etenemisen aikana, jolloin valo hajoaa ja heijastuu, jolloin upokas on läpikuultava tai läpinäkymätön. Kuplien läsnäolo ei vaikuta vain upokkaan läpinäkyvyyteen, vaan sillä voi myös olla haitallinen vaikutus upokkaan lujuuteen ja stabiilisuuteen korkeissa lämpötiloissa. Esimerkiksi korkeassa lämpötilassa kuumennettaessa kuplat voivat laajentua tai puhkeaa aiheuttaen halkeamia tai vaurioita upokkaan pintaan, mikä vaikuttaa sen käyttöikään ja turvallisuuteen.

Pintakäsittely
Nykyaikaiset kvartsiupokkaat käsitellään usein erityisillä pinnoitteilla sisäseinässä. Yleisin pinnoitemateriaali on piinitridi, joka voi tehokkaasti estää sulan materiaalin tarttumisen upokkaan sisäseinään ja voi myös pidentää upokkaan käyttöikää jossain määrin. Pinnoitteen tasaisuus ja tarttuvuus ovat tärkeitä upokkaan laadun indikaattoreita.

2. Kvartsiupokkaiden suorituskykyedut

Erinomainen lämmönkestävyys
Kvartsiupokass toimivat erinomaisesti korkeissa lämpötiloissa. Sen ainutlaatuinen piidioksidimolekyylirakenne antaa sille erinomaisen stabiilisuuden korkeissa lämpötiloissa ja voi säilyttää rakenteellisen eheyden jatkuvissa korkeissa lämpötiloissa. Tämä lämmönkestävyys johtuu kvartsimateriaalien erityisestä pii-happisidosmuodosta, jolla on korkea sidosenergia ja vakaa rakenne.

Käytännön sovelluksissa kvartsiupokkaat kestävät metallien sulamiseen tai kiteiden kasvuun vaadittavan korkean lämpötilan ympäristön pitkään ilman pehmenemistä ja muodonmuutoksia, mikä on huomattavasti tavallisia keraamisia tuotteita paremmin. On syytä huomata, että kvartsiupokkaan korkean lämpötilan stabiilius ei heijastu vain staattiseen lämpötilankestoon, vaan myös dynaamiseen lämpötilan muutosprosessiin. Se voi säilyttää hyvät mekaaniset ominaisuudet, mikä on monien muiden materiaalien vaikea saavuttaa.

Erinomainen kemiallinen stabiilisuus
Kvartsiupokkaan kemiallinen inertisyys on erittäin erinomainen. Tavallisissa sulatusympäristöissä sillä on erinomainen korroosionkestävyys useimmille kemikaaleille. Varsinkin happamissa väliaineissa, kvartsiupokkaat tuskin reagoi tavallisten epäorgaanisten happojen kanssa, mikä varmistaa sulatusprosessin puhtauden. Tietenkin on syytä huomauttaa, että kvartsimateriaalit ovat herkempiä muutamille vahvoille hapoille, kuten fluorivetyhapolle ja kuumalle fosforihapolle, ja ne myös syöpyvät helposti vahvoissa emäksissä.

Tämä valikoiva kemiallinen stabiilisuus tekee kvartsiupokkaista korvaamattoman valinnan sellaisilla aloilla, kuten puolijohteet ja aurinkosähkö, jotka vaativat erittäin korkeaa puhtautta. Varsinaisessa käytössä tämä kemiallinen inertisyys ei ainoastaan ​​takaa prosessin stabiilisuutta, vaan myös välttää sulakontaminaation riskiä.

Hyvät lämpöominaisuudet
Kvartsimateriaalien lämpöfysikaaliset ominaisuudet ovat melko ainutlaatuisia. Sen lämpölaajenemiskerroin on erittäin pieni, mikä tarkoittaa, että kvartsiupokkaan koko muuttuu hyvin vähän lämpötilan nousu- ja laskuprosessin aikana. Tämä ominaisuus tuo kaksi merkittävää etua: Ensinnäkin se voi säilyttää hyvän mittavakauden lämpötilan syklin aikana; toiseksi se vähentää lämpörasituksen aiheuttamien rakenteellisten vaurioiden riskiä.

Vaikka kvartsiupokkailla on tietty kyky vastustaa lämpöshokkia, käyttäjien on silti oltava varovaisia ​​välttääkseen rajuja lämpötilan muutoksia, koska nopea lämpöshokki voi silti aiheuttaa mikrohalkeamia. Varsinaisessa käytössä on suositeltavaa ottaa käyttöön asteittainen lämmitys- ja jäähdytysohjelma, joka voi maksimoida kvartsiupokkaiden lämpötehokkuuden edut ja pidentää niiden käyttöikää.

Puhtaus takuu
Korkea puhtaus on yksi kvartsiupokkaiden ylpeimmistä ominaisuuksista. Kehittyneillä puhdistusprosesseilla valmistetuissa kvartsiupokaissa voi olla erittäin vähän epäpuhtauksia. Tämä puhtausetu on tärkeä prosesseille, kuten puolijohteiden yksikiteiden kasvatus, jotka vaativat erittäin korkeaa materiaalin puhtautta.

Kvartsiupokkaiden puhtaustakuu heijastuu pääasiassa kolmesta näkökulmasta: ensinnäkin raaka-aineet seulotaan ja puhdistetaan tiukasti; toiseksi valmistusprosessi suoritetaan puhtaassa ympäristössä; ja lopuksi valmiille tuotteelle tehdään useita puhtaustestejä. Tämä kattava laadunvalvonta varmistaa, että kvartsiupokkaasta ei tule käytön aikana kontaminaatiolähdettä.

Myös eri käyttöalojen puhtausvaatimukset vaihtelevat. Huippuluokan puolijohdesovellukset vaativat yleensä puhtaimpia kvartsiupokkaita, kun taas jotkin teollisuussovellukset voivat lieventää standardeja asianmukaisesti.

3. Yleiskatsaus valmistusprosessiin

Valmistus kvartsiupokkaat on tarkka ja monimutkainen prosessi, joka sisältää useita avainprosessilinkkejä. Ensimmäinen on raaka-aineen valmisteluvaihe. Laadukkaiden kvartsiupokkaiden valmistus on aloitettava tiukasta raaka-aineseulonnasta. Korkealaatuisen kvartsimalmin on läpäistävä useita fyysisiä seulontaprosesseja, kuten hiukkaskokojen luokittelu, magneettinen erotus ja raudanpoisto sekä vaahdotuspuhdistus.

Sitten suoritetaan syvä kemiallinen puhdistuskäsittely, mukaan lukien happopesuprosessi, korkean lämpötilan klooraus ja ultrapuhdas vesipuhdistus, jotta varmistetaan, että raaka-aineiden puhtaus saavuttaa yli 99,99%. Puhdistetun raaka-aineen on läpäistävä useita laadunvalvontamenettelyjä, kuten ICP-MS-detektio, laserhiukkaskokoanalyysi ja kosteuspitoisuustestaus, jotta se luo perustan myöhempään käsittelyyn.

Sulamismuovaus on keskeinen lenkki valmistusprosessissa. Tällä hetkellä kaksi pääprosessireittiä ovat kaarimenetelmä ja sulatusmenetelmä. Valokaarimenetelmän tuotanto suoritetaan korkeassa tyhjiöympäristössä käyttämällä erittäin puhdasta grafiittielektrodijärjestelmää, ja kvartsihiekka sulatetaan säätämällä tarkasti kaarienergiaa, ja sitten tietokoneohjattua keskipakojärjestelmää käytetään tasaisen muovauksen saavuttamiseksi.

Tämä prosessi vaatii lämpötilakentän jakauman reaaliaikaista seurantaa sulan tilan stabiilisuuden varmistamiseksi. Sulatusmenetelmässä käytetään erityistä uunia, jossa on monen lämpötilan vyöhykesäätö, sulaa suojaavassa ilmakehässä, käytetään erittäin tarkkaa grafiittimuottia muodostamiseen ja lopulta eliminoi sisäisen jännityksen gradienttijäähdytyshehkutusprosessin avulla. Näillä kahdella prosessilla on omat etunsa ja ne soveltuvat eri spesifikaatioiden ja käyttötarkoitusten upokkaiden valmistukseen.

Muodostetun upokkaan aihion on käytävä läpi useita tarkkuustyöstö- ja pintakäsittelyprosesseja. Koneistus sisältää CNC-tarkkuusleikkauksen, sisäpinnan kiillotuksen ja reunakäsittelyn mittatarkkuuden ja pinnan laadun varmistamiseksi. Pintapinnoitustekniikka on erityisen kriittinen, ja kehittyneitä prosesseja, kuten plasmaruiskutusta tai CVD-kemiallista höyrypinnoitusta, käytetään yhtenäisen ja tiheän piinitridistä koostuvan suojakerroksen muodostamiseksi upokkaan sisäseinämään.

Tuotteen suorituskyvyn parantamiseksi tarvitaan erikoisprosesseja, kuten ultraäänipuhdistus, pintaaktivointikäsittely ja antistaattinen käsittely. Nämä hienojalostusvaiheet liittyvät suoraan upokkaan käyttöikään ja prosessin stabiilisuuteen.

Tuotteiden laadun varmistamiseksi on perustettu täydellinen laadunvalvontajärjestelmä. Mittojen havaitseminen käyttää teknologioita, kuten kolmiulotteinen laserskannaus, erittäin tarkka pyöreystestaus ja ultraäänipaksuusmittaus täysikokoisen digitaalisen ohjauksen saavuttamiseksi.

Suorituskykytesteihin kuuluvat muodonmuutostestit korkeissa lämpötiloissa, lämpöshokkitestit ja puhtausanalyysit todellisten käyttöolosuhteiden simuloimiseksi tuotteen luotettavuuden varmistamiseksi. Tuhoamaton testauslinkki käyttää tekniikoita, kuten röntgenvirheiden havaitsemista, ultraäänitestausta ja optista automaattista lajittelua varmistaakseen, että tuotteessa ei ole sisäisiä vikoja. Jokaisella testauslinkillä on tiukat laatustandardit, ja pätemättömät tuotteet eristetään ja käsitellään välittömästi.

4. Pääsovellusalueet

Aurinkosähköteollisuuden sovellus:
Aurinkosähköteollisuuden ketjussa kvartsiupokkailla on keskeinen rooli erityisesti yksikiteisen piin kasvussa. Käytettäessä Czochralskin menetelmää yksikiteisen piin valmistukseen, kvartsiupokkaan on sulana piisäiliönä kestettävä yli 1600 °C korkeaa lämpötilaa. Aurinkosähköluokan kvartsiupokkaiden erityispiirre on, että: ensinnäkin sen sisäseinä on yleensä päällystettävä piinitridipinnoitteella, joka voi estää piisulan tarttumisen upokkaan seinämään ja hallita tehokkaasti happipitoisuuden tunkeutumista; toiseksi yksikiteisen piin kasvatuksen äärimmäisten puhtausvaatimusten vuoksi upokas on valmistettava erittäin puhtaasta kvartsihiekasta ja metallien epäpuhtauspitoisuus on säädettävä ppb-tasolla.

On syytä huomata, että jatkuvassa korkean lämpötilan työoloissa kvartsiupokas kiteytyy vähitellen ja muodostaa kvartsifaasin, mikä vähentää merkittävästi upokkaan mekaanista lujuutta. Siksi aurinkosähköupokkaat on yleensä suunniteltu kertakäyttöisiksi tuotteiksi, ja uusi upokas on vaihdettava jokaista yksikiteistä piitä kasvattavaa uunia varten.

Puolijohteiden valmistussovellukset:
Puolijohdeteollisuus on asettanut tiukempia teknisiä vaatimuksia kvartsiupokkaille. Integroitujen piirien piin yksikiteiden valmistusprosessissa kvartsiupokkaiden tulee varmistaa erittäin korkea puhtaus, mutta niillä on myös oltava erinomainen lämpöstabiilisuus ja mittatarkkuus.

Puolijohdelaatuisten upokkaiden erityispiirteet ovat: Ensinnäkin valokaarimenetelmällä valmistettu valmistus on suoritettava erittäin puhtaan argonin suojassa mahdollisen saastumisen välttämiseksi; toiseksi sisäpinnan käsittelyprosessi on kehittyneempi, ja pinnoitteen paksuutta on säädettävä mikronitason tarkkuudella; Kolmanneksi upokkaan lämpöhistorialle on asetettu tiukat vaatimukset, ja on varmistettava, että korkeissa lämpötiloissa ei vapaudu haihtuvia aineita.

Puolijohdelaitteiden koon jatkuvan pienentymisen myötä kvartsiupokkaiden laatuvaatimukset kasvavat edelleen erityisesti mikrovikojen vähentämisessä ja happipitoisuuden hallinnassa. Uusia haasteita on asetettu.

Erikoismateriaalien valmistelun käyttö:
Erikoismateriaalien alalla kvartsiupokkaat näyttää ainutlaatuisen sovelluksen arvon. Jalometallien sulatuksessa, kuten platinaryhmän metallien puhdistuksessa, kvartsiupokkaiden kemiallinen inertisyys voi varmistaa, että metallit eivät ole kontaminoituneita; erikoislasin, kuten optisen lasin ja laserlasin, valmistuksessa kvartsiupokkaiden korkea puhtaus varmistaa lasin valonläpäisevyyden; Laserkiteiden, kuten YAG:n, safiirin ja muiden kiteiden, kasvuprosessissa kvartsiupokkaat voivat tarjota vakaan sulamisympäristön.

Näiden sovellusten erityisvaatimuksia upokkaille ovat: erityisten geometristen muotojen suunnittelu erilaisille sulamisominaisuuksille; erikoispinnoitteiden kehittäminen rajapintojen ominaisuuksien parantamiseksi; ja lämpökentän jakauman optimointi prosessivaatimusten mukaan. Joissakin erityistilanteissa tarvitaan myös läpinäkyviä kvartsiupokkaita sulamisprosessin tarkkailemiseksi.

Tieteellisten tutkimuskokeiden soveltaminen:
Materiaalitieteen tutkimuksen alalla kvartsiupokkaat ovat välttämättömiä kokeellisia työkaluja. Laboratorioupokkaiden ominaisuudet ovat: erilaiset tekniset tiedot, jotka vaihtelevat muutamasta millilitrasta useisiin litroihin; hieno muotoilu, joista osa on varustettu erikoisrakenteisilla kansilla ja tuuletusaukoilla; tiukat puhtausvaatimukset, erityisesti käytettäessä nanomateriaalien synteesiä.

Tieteellisten tutkimusupokkaiden erityinen arvo piilee: Ensinnäkin, ne voivat täyttää erityiset ympäristövaatimukset uusien materiaalien, kuten ultrakorkean tyhjön tai erikoisilmakehän, tutkimuksessa ja kehittämisessä; toiseksi ne kestävät joitain äärimmäisiä koeolosuhteita, kuten nopeaa lämpötilan nousua ja laskua tai voimakasta syövyttävää ympäristöä; Kolmanneksi jotkin tutkimusupokkaat sisältävät myös erikoistoimintoja, kuten lämpötilan mittauksen ja havainnoinnin.

Materiaalitieteen kehityksen myötä tieteellisen tutkimuksen kvartsiupokkaat kehittyvät funktionaalisoinnin ja älykkyyden suuntaan, kuten katalyyttisillä toiminnoilla varustettujen komposiittiupokkaiden tai integroitujen antureiden älykkäiden upokkaiden kehittämiseen.

Sovellukset kehittyvillä aloilla:
Perinteisten sovellusten lisäksi kvartsiupokkaat tarjoavat laajat näkymät myös uusien teknologioiden alalla. Kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalien valmistuksessa kvartsiupokkaiden on mukauduttava korkeampiin kasvulämpötiloihin; litiumioniakkujen positiivisten elektrodimateriaalien sintrausprosessissa kvartsiupokkaiden stabiilius voi parantaa materiaalin ominaisuuksia; Uusien aurinkosähköperovskiittimateriaalien tutkimuksessa ja kehittämisessä kvartsiupokkaat tarjoavat ihanteellisen reaktioympäristön.

Nämä uudet sovellukset ovat asettaneet uusia vaatimuksia kvartsiupokkaille, mukaan lukien korkeampien lämpötilojen tuotteiden kehittäminen, stabiilisuuden parantaminen tietyissä kemiallisissa ympäristöissä ja monimutkaisempien rakennemuotojen suunnittelu. Tulevaisuudessa uuden materiaaliteknologian läpimurron myötä kvartsiupokkaiden käyttöalue laajenee entisestään.

5. Ero kvartsiupokkaan ja keraamisen tai grafiittiupokkaan välillä
Kemiallisen stabiilisuuden etu:
Kemiallinen inertisyys kvartsi upokas on erinomainen, mikä johtuu pääasiassa sen vakaasta SiO2-tetraedrisesta kiderakenteesta. Korkean lämpötilan sulamisympäristössä kvartsimateriaali tuskin reagoi useimpien metallisulaiden kanssa, mukaan lukien aktiiviset metallit, kuten pii ja alumiini. Tämä ominaisuus on erityisen tärkeä puolijohteiden valmistuksessa, koska jopa epäpuhtauskontaminaatio miljardisosatasolla voi johtaa sirun suorituskyvyn merkittävään heikkenemiseen.

Vertailun vuoksi alumiinioksidikeraamiset upokkaat reagoivat tiettyjen siirtymämetallien kanssa korkeissa lämpötiloissa, kun taas grafiittiupokkaat tuovat väistämättä hiiliepäpuhtauksia sulatteeseen. On syytä huomata, että kvartsiupokkaat ovat erityisen kestäviä epäorgaanisia happoja vastaan ​​ja kestävät useimpien vahvojen happojen korroosiota paitsi fluorivetyhappoa ja kuumaa fosforihappoa. Kuitenkin vahvassa emäksisessä ympäristössä, erityisesti korkeissa lämpötiloissa, kvartsi kuluu vähitellen, mikä vaatii erityistä huomiota sen käytössä.

Sopeutuvuus korkeisiin lämpötiloihin:
Kvartsiupokkaiden stabiilius korkean lämpötilan hapettavassa ilmakehässä on sen merkittävä etu. Ilmaympäristössä se voi toimia vakaasti pitkään lämpötilassa, joka on lähellä sen pehmenemispistettä, kun taas grafiittiupokas hapettuu nopeasti ja häviää näissä olosuhteissa. Kokeelliset tiedot osoittavat, että samoissa olosuhteissa kvartsiupokkaan käyttöikä voi olla 5-10 kertaa grafiittiupokkaan käyttöikä.

Vaikka jotkin erikoiskeraamit, kuten zirkoniumoksidi, kestävät myös korkeita lämpötiloja, niillä on usein faasimuutosongelmia, mikä heikentää lämpöstabiilisuutta. Kvartsiupokas ei vain pysty säilyttämään vakaata muotoa korkeissa lämpötiloissa, vaan myös sen mekaaninen lujuus heikkenee hitaasti, mikä tekee siitä erityisen sopivan pitkäaikaisiin korkean lämpötilan prosesseihin. Tyhjiöympäristössä kvartsiupokkaan suorituskyky on vielä parempi, eikä haihtuvaa saastetta synny lähes lainkaan.

Lämpötehoominaisuudet:
Kvartsimateriaalien lämpöfysikaaliset ominaisuudet ovat ainutlaatuiset. Sen lämpölaajenemiskerroin on vain noin 1/10 tavallisen keramiikan lämpölaajenemiskerroin, mikä tekee siitä lähes huomaamattomia mittamuutoksia lämpötilan muuttuessa. Tämä ominaisuus tuo kaksi tärkeää etua: ensinnäkin lämpötilasyklin aikana kvartsi upokas ei ole helppoa tuottaa lämpöjännityshalkeamia; toiseksi lämpösovitus tukilaitteiden kanssa on parempi. Siitä huolimatta on silti välttämätöntä välttää nopeita lämpötilan muutoksia yli 300 ℃/min lämpöshokkivaurioiden estämiseksi.

Sitä vastoin tavallinen keramiikka ovat alttiimpia mikrohalkeamille lämpösyklien aikana, koska niiden lämpölaajenemiskertoimet ovat korkeammat. Vaikka grafiittimateriaalien lämmönjohtavuus on hyvä, niiden anisotrooppiset lämpölaajenemisominaisuudet johtavat usein rakenteelliseen muodonmuutokseen, mikä vaikuttaa käyttötarkkuuteen.

Puhtausvakuutus:
Alalla ultra-high-puhtaus sovelluksia, puhtaus etu kvartsiupokkaat on korvaamaton. Nykyaikaisilla puhdistusmenetelmillä valmistetun erittäin puhtaan kvartsihiekan kokonaisepäpuhtauspitoisuus voidaan säätää alle 1 ppm:n. Tämä puhtaustaso on kriittinen puolijohteiden yksikiteiden kasvulle, koska kaikki vieraat epäpuhtaudet voivat aiheuttaa kidevirheitä.

Sitä vastoin puhtaimpienkin keraamisten upokkaiden hivenen epäpuhtausalkuaineiden kulkeutumista on vaikea välttää, kun taas grafiittiupokkaissa on aina hiilikontaminaation riski. Varsinaisessa tuotannossa puolijohdelaatuisille kvartsiupokkaille on myös tehtävä erityisiä pintakäsittelyjä, kuten korkean lämpötilan poltto- ja kaasunpoistoprosesseja, jotta pintakontaminaation riskiä vähennetään entisestään. Tämä tiukka puhtausvalvonta on perusta laitteen suorituskyvyn varmistamiselle.

Optiset ominaisuudet:
Läpinäkyvien kvartsiupokkaiden optiset ominaisuudet tuovat sille ainutlaatuisia käyttöetuja. Ultravioletti-lähes-infrapunakaistalla erittäin puhtaan kvartsin läpäisevyys ylittää 90 %, minkä ansiosta käyttäjä voi suoraan tarkkailla sulamisprosessin reaaliaikaista tilaa. Tämä visualisointiominaisuus on erittäin tärkeä prosessikehityksen ja prosessin ohjauksen kannalta. Esimerkiksi yksikiteisen piin kasvussa kiinteän ja nesteen rajapinnan morfologia voidaan havaita intuitiivisesti.

Sitä vastoin keraamiset ja grafiittiupokkaat ovat täysin läpinäkymättömiä ja niitä voidaan valvoa vain epäsuorin keinoin. Nykyaikainen edistynyt valmistus on myös kehittänyt kvartsiupokkaita havaintoikkunoilla vastaamaan erityisprosessien havaintotarpeita. On syytä huomata, että läpinäkyvä kvartsi menettää vähitellen läpinäkyvyyttä korkeissa lämpötiloissa, mikä johtuu kiteytymisestä, mutta tämä ei yleensä vaikuta sen perustoimintoihin.

Pintaominaisuudet:
Erityisesti käsitelty kvartsi upokas pinnalla on erinomainen suorituskyky. Teknologioiden, kuten plasman tehostetun kemiallisen höyrypinnoituksen, avulla upokkaan sisäpinnalle voidaan muodostaa nanokokoinen piinitridipinnoite. Tämä pinnoite ei voi ainoastaan ​​estää tehokkaasti sulatteen tarttumista, vaan myös estää kvartsin liukenemista sulatteeseen.

Kokeet osoittavat, että optimoitu pinnoite voi pidentää upokkaan käyttöikää yli 30 %. Sitä vastoin keraamisten upokkaiden pinnan modifiointi on vaikeampaa, kun taas grafiittiupokkaat vaativat monimutkaisen hapettumisenestokäsittelyn. Nykyaikainen pintatekniikka on myös kehittänyt gradienttisiirtymäkerrosteknologiaa, joka parantaa huomattavasti pinnoitteen ja alustan välistä sidoslujuutta ja parantaa entisestään suorituskykyä. Nämä pintakäsittelytekniikat ovat keskeinen takuu kvartsiupokkaan toiminnalle vakaasti ankarissa olosuhteissa.