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石英坩堝作為熔硅的載體有著其不可替代的作用。了解石英坩堝的特性和掌握正確的方法對所有從事單晶制備的每一位從業人員來說都是非常重要的。
石英坩堝的主要成分：
石英坩堝的主要成分是二氧化硅(SiO2)，這是一種耐高溫的無機非金屬材料，具有很好的化學穩定性和熱穩定性，不易被化學物質侵蝕。
石英坩堝是實驗室中比較常見的容器，石英坩堝的硬度高，堅固耐用，使用壽命長。主要用于高溫反應，如鉑鹽的灼燒、堿金屬的熔融等。它能夠承受高溫下的化學物質侵蝕，而不會發生化學反應。
石英坩堝主要采用石英砂作為原料，經過多道精密加工工藝制作而成。具體制作過程包括材料篩選、洗滌、干燥、研磨、成型、焙燒等。
在制作過程中，要嚴格控制溫度和時間，以保證坩堝具有良好的物理化學性能和質量。此外，在使用時，石英坩堝應注意避免過度冷熱交替，以免對其性能造成損害。
產生原因：石英坩堝本身是非晶質，石英坩堝是非晶質的介態能，在適當的條件下它會發生相變化而形成穩定的方石英結晶態。方石英結晶態的形成包括成核與成長二個階段，成核通常發生在石英坩堝壁上的結構缺陷或雜質（特別是一些堿性金屬或重金屬）。初期的方石英結晶為球狀，進一步的成長則是沿著坩堝壁成樹枝狀往側向發展，這是因為石英坩堝與溶液的反應時的垂直方向的成長受到抑制之故。在方石英結晶與非晶質石英坩堝壁之間通常夾雜著一層硅溶液，而在方石英結晶的邊緣，通常覆蓋著棕色的Sio氣泡。Sio氣體為棕色，棕色的小圈是Sio的結晶。根本原因在于坩堝壁上的雜質或者硅料清洗不干凈所帶來的酸堿或重金屬殘留，使坩堝在高溫下不穩定，造成上述現象。
注：一氧化硅（Sio）的物理化學性質
解決方案：
1.硅料的清洗需要保證無酸堿殘留或重金屬。
2.坩堝本身的質量過關。
3.改進工藝，使用涂層或噴涂坩堝。
石英坩堝的析晶
現象：石英坩堝在高溫下具有趨向變成二氧化硅的晶體（方石英）。這個過程稱為再結晶，也稱為“失透”，通常也稱為“析晶”。
產生原因：
1 、石英坩堝受到沾污，在所有對石英坩堝的沾污中，堿金屬離子鉀（K）鈉（Na）鋰（Li）和堿土金屬離子鈣（Ca）鎂（Mg）這些離子的存在是石英坩堝產生析晶的主要因素。
2 、在操作過程中，因操作方法不當也會產生析晶如在防止石英坩堝和裝填硅料的過程中，帶入的汗水，口水，油污，塵埃等。
3 、新的石墨坩堝未經徹底煅燒或受到沾污就投入使用是造成石英坩堝外層析晶的主要原因。
4 、用于拉晶的原料純度低，所含雜質太多或清洗工藝存在問題。
5 、熔料時溫度過高，也將加重析晶的程度。
解決方案：
1 、石英坩堝的生產廠商要保證其生產的坩堝從用料到生產的各個環節都符合質量要求。
2 、在單晶生產的整個過程中應嚴格按照工藝規程認真操作。
3 、拉晶所用的原料純度一定要符合生產要求，如果原料本身所含雜質較多，在溶料過程中也會造成析晶。尤其是堿金屬離子的存在，將會降低析晶溫度200 ～300℃.
4 原料的清洗一定要符合工藝要求，進過酸或堿處理的原料如果未將酸堿殘液沖洗徹底，易造成析晶。
5 新的石墨器件，如石墨坩堝因含有一定的灰粉和其它雜質，在投入使用前須經過徹底的高溫煅燒才能使用。
石英坩堝的變形
產生影響：
1、石英坩堝變形后，在拉晶過程中隨著堝位的上升，石英坩堝變形的凸出部分將碰撞到導流筒，影響或無法繼續正常的拉晶。
2、溶料中發生掛邊造成的石英坩堝變形，坩堝上口向內凸出過多，當溶完料堝位上升到正常引晶位置時，已碰撞到導流筒，這將直接導致不能拉晶的嚴重后果。
3 、溶料中發生鼓包且鼓包較大時，在拉晶過程中隨著液位的下降，鼓包會漸漸露出液面，這時已經拉出的晶棒會碰擦鼓包，如不及時停爐會發生晶棒跌落的嚴重事故。
4、裝料方法不當。在液位線上的料與石英坩堝的接觸呈面接觸狀態，這在熔料過程中容易發生掛邊導致坩堝變形。坩堝最上部全部裝了碎小細料，這在熔料時易發生下部已溶完，上部呈結晶狀態而造成坩堝變形。
3、熔料方法不當。
4、溫度過高。由于硅熔點為1420℃，一般的熔料溫度在1550~1600℃左右，如果熔料溫度過高，在熔料過程中極易發生變形。
5、溫度過低。當熔料料溫度偏低時，坩堝上部的料與堝壁接觸處易發生似熔非熔的狀態，當下部料熔完上部已掛邊的塊料將石英坩堝下拉二發生變形。
6、原料質量參差不齊，齊所含雜質遠高于原始多晶，酸洗工藝不盡完善，這對坩堝的正常使用影響也非常大，主要表現在容易發生嚴重析晶。
7、石英本身存在質量問題。石英坩堝在生產，清洗，包裝中受到沾污發生析晶（包括液位線以上的部分）這樣石英坩堝原有的厚度會減薄，強度也隨之下降，容易發生變形。
此外，石英坩堝還具有以下優點：
1. 優異的化學惰性，不容易被大部分酸堿腐蝕，可耐受HF和NaOH等強酸強堿的腐蝕。
2. 熱膨脹系數低，所以石英坩堝不容易發生熱脹冷縮、熱應力等問題。
3. 具有優異的純度和無雜質的特性，不會對實驗樣品造成污染。
石英坩堝鼓包的原因如下：
1、燒煉溫度過高：石英坩堝在高溫下會變軟，如果燒煉溫度超過其耐溫極限，它就會畸變、變形，甚至出現鼓包現象。
2、熱震原因：石英坩堝因為長時間在高溫環境下，如果突然受到冷卻或者遭受快速的溫度變化，會引起熱震現象。熱震會導致坩堝表面出現撕裂甚至鼓包。
3、內部有明顯缺陷：石英坩堝在制作過程中存在生產缺陷，例如存在空洞、氣泡或者裂紋等缺陷，這些問題會出現在使用過程中，并表現為鼓包等問題。
4、化學物質腐蝕：石英坩堝耐腐蝕性很強，但在強氧化性的氫氟酸、硝酸、氫氯酸等化學物質中，石英坩堝會出現鼓包等問題。
石英坩堝的應用領域：
石英坩堝是實驗室中不可或缺的器具之一，石英坩堝在實驗室中都有廣泛的應用。它們的主要區別在于材料成分、耐高溫程度以及用途。
1、石英坩堝的主要優點是耐高溫、化學穩定性好，缺點是較脆，使用時要小心。而瓷坩堝的主要優點是輕質、便宜，缺點是不適用于高溫反應。
2、化學物質反應和淬火實驗：石英坩堝可在強酸強堿環境下使用，因此適用于進行化學物質反應和淬火實驗。
3、生物學實驗：石英坩堝可在生物學實驗中用作生物反應器和細胞培養器等。
4、其他實驗：石英坩堝還可用于磨碎、分散和分析等實驗。
總之，石英坩堝的主要成分是二氧化硅（SiO2），具有優異的耐高溫、耐腐蝕、抗熱應力、低熱膨脹和無污染等特點，在實驗室中被廣泛應用。
