石英玻璃是晶体吗?

石英玻璃不是晶体。

石英玻璃，是由各种纯净的天然石英（如水晶、石英砂等）熔化制成。线膨胀系数极小，是普通玻璃的1/10~1/20，有很好的抗热震性。它的耐热性很高，经常使用温度为1100℃~ 1200℃，短期使用温度可达1400℃。石英玻璃主要用于实验室设备和特殊高纯产品的提炼设备。

石英玻璃的特点：

石英玻璃的结构十分松弛，甚至在高温下还允许某些气体的离子通过网络进行扩散，其中以钠离子的扩散为最快。石英玻璃的这一性能对于使用者尤为重要。

例如，半导体工业用石英玻璃作为高温容器或扩散管时，由于半导体材料要求很高的纯度，所以要求与石英玻璃接触的作为炉衬的耐火材料必须预先经过高温和清洁处理，除掉钾、钠等碱性杂质，然后才能放入石英玻璃内使用。

外文名称：quartz glass；silica glass；fused quartz；fused silica ；vycor glasses

石英玻璃是二氧化硅单一成分的非晶态材料，其微观结构是一种由二氧化硅四面结构体结构单元组成的单纯网络，由于Si-O化学键能很大，结构很紧密，所以石英玻璃具有独特的性能，尤其透明石英玻璃的光学性能非常优异，在紫外到红外辐射的连续波长范围都有优良的透射比。

石英玻璃采用高纯度的硅砂作为原料，制作的传统方法是熔融-淬灭方法（加热材料到熔化温度，然后快速冷却到玻璃的固态相）；制作超高纯度和紫外透射比的透明玻璃需硅的汽化、氧化成二氧化硅并加热溶解等过程。 石英玻璃的形成是由于其熔体高温黏度很高引起的结果。用于制作半导体、

电光源器、半导通信装置、激光器，光学仪器，实验室仪器、电学设备、医疗设备和耐高温耐腐蚀的化学仪器、化工、电子、冶金、建材以及国防等工业，应用十分广泛。

高纯石英玻璃可制光导纤维。

随着半导体技术的发展，石英玻璃被广泛的用于半导体生产的各项工序中。比如，直拉法把多晶转化成单晶硅；清洗时用的清洗槽；扩散时用的扩散管、刻槽舟；离子注入时用的钟罩等等。 石英玻璃具有极低的热膨胀系数，高的耐温性，极好的化学稳定性，优良的电绝缘性，低而稳定的超声延迟性能，最佳的透紫外光谱性能以及透可见光及近红外光谱性能，并有着高于普通玻璃的机械性能。因此它是近代尖端技术中空间技术、原子能工业、国防装备、自动化系统，以及半导体、冶金、化工、电光源、通讯、轻工、建材等工业中不可缺少的优良材料之一。

石英玻璃是用天然结晶石英（水晶或纯的硅石），或合成硅烷经高温熔制而成。熔融后的产品具有极好的加工性能，在极高的粘度范围内，可以将管和棒进行有如普通玻璃细工一样的热加工，还可以用金刚石或碳化硅制成的磨具进行高速机械加工，从而制成各种复杂形状的仪器和特种制品。石英玻璃的性能主要取决于它的纯度，其次是工艺过程或热工制度。微量杂质的存在将给石英玻璃的使用性能带来重大的影响；同时由于工艺过程或热工制度的稍有疏忽，将给外观质量带来多种多样的缺陷，产生大量的废次产品。

石英玻璃的结构十分松弛，甚至在高温下还允许某些气体的离子通过网络进行扩散，其中以钠离子的扩散为最快。石英玻璃的这一性能对于使用者尤为重要，例如，半导体工业用石英玻璃作为高温容器或扩散管时，由于半导体材料要求很高的纯度，所以要求与石英玻璃接触的作为炉衬的耐火材料必须预先经过高温和清洁处理，除掉钾、钠等碱性杂质，然后才能放入石英玻璃内使用。各种离子在石英玻璃中的扩散系数见表3

表3 各种离子在石英玻璃中的扩散系数

透明石英玻璃 合成石英玻璃

Na+ 2×10-4 5×10-5

Ca2+ 2×10-8

Al3+ <10-12 <10-12

Ag+ 10-5 10-7

注：

1.在1100℃下的扩散系数

2.单位：厘米2/秒

在常温下，可以认为石英玻璃是不透气的，在高温（例如700℃）下，某些气体的透气常数也很小。因此可以用在高温高真空装备中。石英玻璃的透气常数及用石英玻璃作容器连续抽真空所的最高真空度见表4、表5.

表4 石英玻璃容器连续抽真空所获得的最高真空度（实验条件）

种类 真空度（毫米汞柱）及温度（℃）

20 900

透明石英玻璃 3.7×10-6 7.0×10-6

不透明石英玻璃 1×10-5 7.4×10-6

表5 石英玻璃的透气常数K

气体 透气常数K

200℃ 400℃ 600℃ 700℃ 800℃ 900℃ 1000℃

氦 1.39 6.15 16.4 21.9 28.5 36.2 45.4

氢 0.022 0.37 1.43 2.52 4.25 6.40 10.00

氘（重氢） 17

氖 2.8 4.2

氩 <10-15

氧 <10-15

氮 <10-15

单位：×10-10厘米3.毫米/秒.厘米2乇（在标准压力下）