بوتقة الكوارتز

بوتقات الكوارتز هي منتج متخصص ضمن منتجات زجاج الكوارتز. وهي حاويات تستخدم في الصناعات الكهروضوئية وأشباه الموصلات لحفظ السيليكون المنصهر وتشكيل سبائك السيليكون. بسبب خصائص بوتقات الكوارتز مثل النظافة والتجانس ومقاومة درجات الحرارة العالية. من حيث الخصائص الفيزيائية والحرارية، فإن نقطة التشوه تبلغ حوالي 1100 درجة مئوية، ونقطة التليين هي 1730 درجة مئوية، والحد الأقصى لدرجة حرارة الخدمة المستمرة هي 1100 درجة مئوية، مع حد أقصى قصير المدى يبلغ 1450 درجة مئوية. ويستخدم حاليًا على نطاق واسع في عملية إنتاج استخلاص السيليكون البلوري في مجالات الطاقة الشمسية وأشباه الموصلات وهو مادة مستهلكة في عملية إنتاج السيليكون البلوري. 

يتبع إنتاج بوتقات الكوارتز شبه الموصلة وبوتقات الكوارتز الكهروضوئية نفس تدفق العملية: أولاً، من خلال استخدام قوة الطرد المركزي وأجهزة التشكيل، يتم تشكيل المواد الخام لرمل الكوارتز إلى شكل وسمك معين في قالب بوتقة كوارتز دوار. باستخدام الأقواس الكهربائية ذات درجة الحرارة العالية كمصدر للحرارة، يتم إذابة المواد الخام لرمل الكوارتز الموجودة في قالب بوتقة الكوارتز عند درجات حرارة عالية. بعد اكتمال الذوبان، يتم إخراج الفراغات بوتقة الكوارتز. ضع بوتقة الكوارتز بحيث تكون نهايتها متجهة للأسفل على منصة العمل. استخدم معدات الطحن أو أجهزة السفع الرملي المختلفة لإزالة الرمل الملتصق بالسطح الخارجي لبوتقة الكوارتز. بعد ذلك، استخدم معدات تشذيب الحواف والشطب وجهاز التوسيط لتصحيح بوتقة الكوارتز. وفقًا لمتطلبات الارتفاع، استخدم جهاز القطع لقطع بوتقة الكوارتز. أخيرًا، استخدم أجهزة الشطب الداخلية والخارجية لشطب الوجه النهائي المقطوع لبوتقة الكوارتز كما هو مطلوب. 

تقدم بوتقة الكوارتز بنية مزدوجة الطبقة من الداخل والخارج. كان لبوتقات الكوارتز المبكرة بنية شفافة تمامًا. وكان هذا الهيكل الشفاف عرضة للتسبب في ظروف نقل الحرارة غير المتكافئة، مما يزيد من صعوبة نمو العصي البلورية. علاوة على ذلك، يتطلب الهيكل الموحد كمية كبيرة من رمل الكوارتز عالي الجودة وعالي النقاء وكان مكلفًا. لذلك، تم التخلص التدريجي من طريقة تحضير هذا النوع من بوتقة الكوارتز. تتميز بوتقات الكوارتز المحضرة بطريقة القوس بأنها شبه شفافة ولها بنية طبقة داخلية وخارجية. الطبقة الخارجية عبارة عن منطقة ذات كثافة فقاعية عالية، تُعرف باسم الطبقة المركبة الفقاعية. يتم تسخين الطبقة المركبة الفقاعية بشكل متساوٍ ولها تأثير أفضل في الحفاظ على الحرارة. الطبقة الداخلية عبارة عن طبقة شفافة بسمك 3-5 ملم، والمعروفة بطبقة استنفاد الفقاعة. إن وجود طبقة استنفاد الفقاعة يقلل من كثافة الفقاعة في منطقة التلامس بين البوتقة والمحلول، وبالتالي تحسين معدل نجاح نمو البلورة المفردة وجودة القضبان البلورية. 

يؤثر نقاء رمل الكوارتز بشكل كبير على جودة سحب الكريستال. أثناء عملية سحب البلورات، سيؤثر محتوى مجموعات الهيدروكسيل وعناصر الشوائب والفقاعات داخل بوتقة الكوارتز على جودة قضيب السيليكون وعمر خدمة بوتقة الكوارتز. من بينها، يمكن أن يؤدي مسار العملية إلى تحسين محتوى مجموعات الهيدروكسيل، ولكن محتوى الشوائب والفقاعات يعتمد أكثر على نقاء رمل الكوارتز نفسه.