高純度材料の純度は半導体、光学、新エネルギーなどの分野での性能表現に直接影響する。以下は高純度材料の純度を確保する主な方法であり、物理、化学及び技術を結合して総合的に制御する:
一、物理的精製技術
1、磁気選択による鉄の除去
高勾配磁気選別機を用いて磁性不純物を除去することにより、Fe₂O₃含有量を10 ppm以下に下げることができる。
高純度石英砂、黒鉛などの非金属材料に適している。
2、浮選分離鄒:酸法浮選或いは無フッ素浮選を通じて、長石、雲母などのアルミニウム含有鉱物を分離し、Al₂O₃含有量を20 ppm以下に下げる。
3、再選択精製:螺旋シュートは密度の高い不純物を除去し、材料の純度を高める。
二、化学精製技術
1、酸浸漬技術
混合酸を70〜90℃で4〜8時間反応させると、鉄、アルミニウムなどの可溶不純物を除去でき、純度は99.99%以上に達する。
半導体級石英砂はマイクロ波支援浸出を採用し、反応時間を30%短縮する必要がある。
2、高温塩素化鄒:1200-1500℃にCl₂/HClガスを通して、Fe、Tiなどの不純物に揮発性塩素化物を生成させ、超高純度石英砂精製鄒に適用する。
三、プロセス制御と検査
1、精製と溶融
アーク炉はアルゴンガス保護を精錬結合し、方向性凝固によりガス状不純物を排除し、低水酸基石英塊を産出した。
火法による精製(例えば送風炉での溶融)は高純度金属(銀、金)に用いられ、高温で不純物を揮発する。
2、検査技術
ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析)はppb級不純物元素の鄒を検出する。
GDMS(グロー放電質量分析)はC、H、O、Nを除くすべての元素を分析した。
四、応用シーンと純度標準
半導体材料の鄒:シリコン、ゲルマニウムの純度は≧99.9999%、不純物元素Fe≦10 ppm鄒が必要である。
光学材料:高純度石英砂SiOガリウム≧99.999%であり、リソグラフィレンズに用いられる。
新エネルギー材料:高純黒鉛炭素含有量≧99.99%、リチウム電気負極に用いられる。
五、注意事項
不純物制御鄒:異なる材料に対して精製技術を選択する必要があり、例えば石英砂は重点的に鉄アルミニウムを除去し、金属ターゲットは揮発性不純物を制御する必要がある。
国産化の進展:国内ではすでに6 N高純亜鉛、7 N高純ガリウム量産技術を突破したが、半導体級材料は依然として輸入に依存している。