形成具有微锯齿的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片的激光系统和方法与流程

本申请要求2016年8月18日提交的美国临时申请系列第62/376,701号的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其全文纳入本文，如同在下文完整阐述。

背景技术：

本公开一般涉及含二氧化硅制品的形成，具体涉及薄二氧化硅玻璃片的形成。二氧化硅烟炱可以通过诸如火焰水解之类的方法产生。二氧化硅烟炱随后可烧结以形成透明或部分透明的玻璃片。

技术实现要素：

本公开的一些实施方式涉及高纯度熔凝二氧化硅玻璃片，其包括第一主表面以及与该第一主表面相对的第二主表面。该玻璃片至少是99.9摩尔％的二氧化硅，其中二氧化硅至少一般是无定形的，因而具有小于1重量％的结晶含量。第一主表面与第二主表面之间的平均片材厚度小于500μm。第一主表面在横截面中具有沿着第一主表面的小凹口，其中各小凹口的深度为至少25nm且不超过1μm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上相邻局部冠状物中的较高者测量，各小凹口在相邻的局部冠状物之间具有至少为5μm的宽度，并且各小凹口的长度为至少500μm。

在一些实施方式中，所述凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有一般为平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有一般为平台的顶表面，所述一般为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。

在一些实施方式中，沿着第一主表面，至少有10个小凹口各自与至少一个另外的小凹口相差在1000μm以内。

在一些实施方式中，至少三个凹口彼此并排排成一排，每个凹口的深度与该三个凹口的平均深度相差20％以内。

在一些实施方式中，所述小凹口沿着其长度弯曲。在一些这样的实施方式中，小凹口的曲线与直线偏转至少10度。在一些这样的实施方式中，曲线沿着小凹口的长度在500μm的距离内转向至少10度但不超过360度。在一些实施方式中，转向位置处的各小凹口在转向处保持彼此分离。在一些实施方式中，各小凹口沿着小凹口的长度以连续转向的方向弯曲至少90度。在一些实施方式中，曲线通常形成具有圆化顶点的多边形。

在一些实施方式中，各凹口在各局部的冠状物之间的宽度为至少50μm，其中所述小凹口各自的深度为至少100nm但不超过500nm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻的局部冠状物中的较高者测量。在一些这样的实施方式中，各凹口的长度为至少2500μm。

本公开的其他实施方式涉及包含薄基材的电子器件，所述薄基材包括厚度为500μm或更小的高纯度熔凝二氧化硅片。所述高纯度熔凝二氧化硅片在其主表面上具有凹口，其中所述凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有大致平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有大致为平台的顶表面，所述大致为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。所述电子器件还包括金属层，其与薄基材连接并覆盖凹口，其中面向锯齿的金属层的下侧被织构化成某一图案，该图案与锯齿的几何形状反相关，使得高纯度熔凝二氧化硅片的主表面上的冠状物对应于金属层的下侧上的凹口，而金属层的下侧上的凹口对应于基材的高纯度熔凝二氧化硅片的主表面上的冠状物。

在一些实施方式中，所述凹口为小凹口，每个凹口的深度为至少25nm且不超过1μm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻局部冠状物中的较高者测量，其中各凹口在相邻的局部冠状物之间具有至少为5μm的宽度，并且各凹口的长度为至少500μm。

在一些实施方式中，金属层直接接触薄基材。在一些这样的实施方式中，金属层直接接触薄基材的高纯度熔凝二氧化硅片。

在一些实施方式中，薄基材的厚度为200μm或更小。

在一些实施方式中，高纯度熔凝二氧化硅片的孔隙率小于10体积％。

本公开的其他实施方式涉及一种烧结厚度为500μm或更小的薄的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片的方法。所述方法包括在高纯度熔凝二氧化硅烟炱的片上使激光束光栅化(raster)的步骤。光栅化的图案包括在片材上的紧密间隔的目标位置，以在截面上观察时，激光对烟炱进行烧结并同时在片材的第一主表面上形成凹口，其中所述凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有大致平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有大致为平台的顶表面，所述大致为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。在一些这样的实施方式中，其中所述凹口为小凹口，每个凹口的深度为至少25nm且不超过1μm，所述深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻局部冠状物中的较高者测量，其中各凹口在相邻的局部冠状物之间具有至少为5μm的宽度，并且各凹口的长度为至少500μm。

在一些实施方式中，所述图案包括以一般为多边形的形状移动激光束，其中，多边形形状的顶点是圆化的。

在以下的详细描述中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或通过实施书面说明书和其权利要求书以及附图中所述的实施方式而被认识。

应理解，上文的一般性描述和下文的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。

所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。

附图说明

图1示出了根据一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。

图2示出了根据另一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。

图3示出了根据另一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。

图4示出了根据另一个示例性实施方式所述的激光烧结系统。

图5根据一个示例性实施方式，示出了对通过激光烧结形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片的表面进行测量的翟柯(zygo)光学轮廓仪的输出情况。

图6根据另一个示例性实施方式，示出了对通过激光烧结形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片的表面进行测量的翟柯光学轮廓仪的输出情况。

图7是一个示例性实施方式的通过激光烧结形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片表面的测得轮廓的3d微尺度示意图。

图8a-8c是根据一个示例性实施方式所述的示于图7的玻璃片表面的原子力显微镜轮廓扫描情况。

图9示出了在表面抛光后对非激光烧结的二氧化硅材料的表面进行测量的翟柯光学轮廓仪的比较输出情况。

图10示出了根据示例性实施方式所述的通过各种激光烧结方法所形成的激光烧结的二氧化硅玻璃片表面的放大表面图像。

图11是从一个示例性实施方式的玻璃片的垂直透视得到的三维表面轮廓。

图12是从图11的三维表面轮廓得到的二维表面轮廓的图。

图13是从透视图得到的图11的三维表面轮廓。

图14是根据一个示例性实施方式所述的微锯齿的概念图。

图15是从另一个示例性实施方式的玻璃片的垂直透视得到的三维表面轮廓。

图16是从图15的三维表面轮廓得到的二维表面轮廓的图。

图17是从透视图得到的图15的三维表面轮廓。

图18是从另一个示例性实施方式的玻璃片的垂直透视得到的三维表面轮廓。

图19是从图18的三维表面轮廓得到的二维表面轮廓的图。

图20是从透视图得到的图18的三维表面轮廓。

图21是根据一个示例性实施方式所述的电子器件的概念图。

具体实施方式

一般性地参考附图，示出了经过烧结的二氧化硅玻璃片/材料以及相关系统和方法的各个实施方式。在各个实施方式中，本文公开的系统和方法利用一种或多种玻璃烟炱生成装置(例如火焰水解燃烧器)，其旨在或意在将玻璃烟炱颗粒流传递到烟炱沉积装置或烟炱沉积表面上以形成玻璃烟炱片。然后利用激光烧结烟炱片以形成二氧化硅玻璃片。一般而言，将激光束引导到烟炱片上以使烟炱致密化，从而形成完全烧结或部分烧结的二氧化硅玻璃片。在各个实施方式中，对玻璃烟炱生成装置、烟炱沉积表面和/或烧结激光的构造和/或操作进行配置，以相比于由烧结的二氧化硅烟炱形成的一些烧结的二氧化硅玻璃片(例如相比于炉工艺或焰炬工艺、以及一些其他激光烧结工艺)，形成具有极高表面光滑度的烧结的玻璃片。在一些实施方式中，本文论述的玻璃片形成方法所形成的二氧化硅玻璃片的表面特征明显不同于经过抛光的二氧化硅表面(例如经过抛光的二氧化硅锭料(boule)表面)的表面特征。

此外，对玻璃烟炱生成装置、烟炱沉积表面和/或烧结激光的构造和/或操作进行配置，以形成具有极低水平的某些污染物(例如钠(na)、表面羟基等)的烧结的玻璃片，所述污染物通常存在于使用一些其他方法所形成的二氧化硅材料中。申请人发现，在一些实施方式中，通过使用本文论述的激光烧结方法和系统，烧结的二氧化硅玻璃片可具有高的表面光滑度和低的污染物含量而不需要额外的抛光步骤。

参考图1，该图根据一个示例性实施方式示出了用于形成高纯度、高光滑度的二氧化硅玻璃片的系统和方法。如图1所示，系统10包括烟炱沉积装置，其以沉积鼓12示出，该沉积鼓12具有外沉积表面14。系统10包括烟炱生成装置，其以烟炱燃烧器16(例如火焰水解燃烧器)示出，其将玻璃烟炱颗粒流18引导到沉积表面14上以形成玻璃烟炱片20。

如图1所示，鼓12以顺时针方向旋转，使得烟炱片20以箭头22指示的加工方向前进离开鼓12并前进通过烧结激光器24。在一些实施方式中，烟炱片20在箭头22的方向上处于拉伸状态(例如轴向拉伸)。在具体的实施方式中，烟炱片20仅在箭头22的方向上处于拉伸状态(例如轴向拉伸)，以不在烟炱片20的横向上施加张力。申请人惊奇地发现，在烧结期间不需要使烧炱片横向拉伸来保持本文论述的表面特征(具体为粗糙度)。然而，至少在一些其他实施方式中，烟炱片20在横向方向上是处于拉伸的。在一些实施方式中，选择不同方向上的拉伸以控制烧结的烟炱片的弯曲或翘曲。

如下文将更详细解释的，烧结激光器24产生朝向烟炱片20的激光束26，并且来自激光束26的能量将玻璃烟炱片烧结成部分或完全烧结的玻璃片28。如应理解的，来自烧结激光束26的能量造成玻璃烟炱片20致密化成部分或完全烧结的玻璃片28。具体地，二氧化硅烟炱片20的激光烧结利用激光器24将烟炱颗粒迅速加热到高于烟炱熔点的温度，由于熔融烟炱颗粒的回流，形成了完全致密的薄的二氧化硅玻璃片28。

在各个实施方式中，烟炱片20的起始密度在0.2g/cc至0.8g/cc之间，并且二氧化硅玻璃片28是密度为约2.2g/cc(例如2.2g/cc增减1％)的完全烧结的二氧化硅玻璃片。如下文将更详细解释的，在一些实施方式中，二氧化硅玻璃片28是包含孔隙或气泡的完全烧结的二氧化硅玻璃片，因此该片材的密度小于2.2g/cc。在各个其他实施方式中，烟炱片20的起始密度在0.2g/cc至0.8g/cc之间，并且二氧化硅玻璃片28是密度在0.2g/cc至2.2g/cc之间的部分烧结的二氧化硅玻璃片。

在各个实施方式中，烧结的玻璃片28的长度和宽度在1mm至10m之间，在具体的实施方式中，烧结的玻璃片28的长度和宽度中的至少一者大于18英寸。在各个实施方式中，认为系统10允许所形成的烧结的玻璃片28的长度和/或宽度尺寸大于通过其他方法形成的二氧化硅结构(例如二氧化硅锭料，其最大尺寸通常限制在小于18英寸)的最大尺寸。

系统10被构造用于产生具有光滑表面拓扑的烟炱片20，其转化成同样具有光滑表面拓扑的玻璃片28。在各个实施方式中，烟炱燃烧器16被定位在离鼓12相当大的距离处并且/或者与鼓12成一定角度，以使烟炱流18形成具有光滑上表面的烟炱片20。这种定位方式使得烟炱流18先混合再沉积到表面14上。在具体的实施方式中，烟炱燃烧器16的出口喷嘴定位在离沉积表面141英寸至12英寸、特别是1英寸至4英寸，更特别是约2.25英寸的位置处，并且/或者相对于烟炱沉积表面14成30-45度角定位。在具体的实施方式中，可对烟炱流18进行引导，以利用排气在鼓12的上方和下方分开，在其他实施方式中，仅将烟炱流18引导到鼓12的一侧。此外，离开燃烧器16的烟炱流18的速度可以相对较低，从而有利于烟炱流18在沉积到表面14上之前先均匀地混合。另外，燃烧器16可以包括多个出口喷嘴，并且燃烧器16可以具有多个小尺寸的出口喷嘴，这些小尺寸的出口喷嘴起到促进烟炱流18在沉积到表面14上之前先均匀地混合的作用。另外，燃烧器16可以被构造成在燃烧器内侧的通道内更好地混合各成分和烟炱，例如通过文丘里喷嘴和产生混合和涡流的流动引导件。在一些实施方式中，这些结构可以通过3d打印形成。

在各个实施方式中，激光器24被构造用于进一步促进具有光滑表面的玻璃片28的形成。例如，在各个实施方式中，烧结激光器24被构造用于将激光束26引导向烟炱片20，以形成烧结区36。在所示的实施方式中，烧结区36延伸烟炱片20的整个宽度。如下文将更详细论述的，激光器24可以被构造用于以各种方式控制激光束26以形成烧结区36，使得玻璃片28具有光滑表面。在各个实施方式中，激光器24被构造用于产生具有一定能量密度的激光束，该能量密度以形成光滑表面的速率烧结烟炱片20。

在各个实施方式中，激光器24在烧结期间所产生的激光束的平均能量密度在0.001j/mm²至10j/mm²之间，特别是在0.01j/mm²至10j/mm²之间，更特别是在0.03j/mm²至3j/mm²之间。在一些实施方式中，激光器24可以特别适于烧结薄的烟炱片(例如厚度小于200μm、100μm、50μm等)，在这样的实施方式中，激光器24产生的激光束的平均能量密度在0.001j/mm²至0.01j/mm²之间。

在其他实施方式中，对系统10进行构造，使得烟炱片20与激光器24之间的相对移动以利于形成具有光滑表面的玻璃片28的速度发生。一般而言，在箭头22方向上的相对速度在0.1mm/s至10m/s之间。在各个实施方式中，在箭头22方向上的相对速度在0.1mm/s至10mm/s之间，特别是在0.5mm/s至5mm/s之间，更特别是在0.5mm/s至2mm/s之间。在各个实施方式中，系统10是高速烧结系统，其在箭头22的方向上的相对速度在1m/s至10m/s之间。

如图1所示，在一个实施方式中，激光器24利用动态光束整形来形成烧结区36。在该实施方式中，激光束26大致在箭头38的方向上在烟炱片20上迅速扫描。激光束26的迅速扫描模拟出大致为烧结区36的形状的线形激光束。在具体的实施方式中，激光器24利用二维振镜(galvo)扫描器来扫描激光束26，以形成烧结区36。由于使用二维振镜扫描器，激光束26可以在烟炱片20的整个宽度上光栅化，或者在烟炱片20的特定子区域上光栅化。在一些实施方式中，当烟炱片20在箭头22的方向上平移时，激光束26被光栅化。在烧结过程期间，光栅化速度可以根据所需的烧结特性和表面特征而变化。另外，激光束26的光栅化图案可以是线性的、正弦曲线的、单向的、双向的、之字形(zig-zag)的等，以便产生具有设计和选定的平坦度、密度或其他属性的片材。在这样的实施方式中，激光器24可以使用振镜扫描器、多边形扫描器、压电扫描器和光学激光束偏转器，如aod(声光偏转器)来扫描激光束26以形成烧结区36。

在使用动态激光束整形来形成烧结区36的具体的实施方式中，以1500mm/s的速度双向扫描co2激光束。co2激光束具有高斯强度分布，其1/e²直径为4mm。双向扫描的步长为0.06mm。在设置扫描长度为55mm且激光功率为200w时，厚度大致为400μm的烟炱片20被烧结成厚度为～100μm的二氧化硅玻璃片28。有效烧结速度为～1.6mm/s，并且烧结能量密度为0.65j/mm²。

在一些实施方式中，动态激光束整形和烧结方法能够在扫描激光束的同时实现激光功率的实时调制。例如，如果扫描激光束具有正弦速度分布，则控制器可将正弦功率调制信号发送给激光控制器以在烧结区36内维持烟炱片20上的恒定的激光能量密度。

如图2所示，在一个实施方式中，激光器24利用几何/衍射方法进行光束整形以形成烧结区36。在该实施方式中，激光器24与整形系统40联合使用以将激光束26转换成细长激光束42。在各个实施方式中，整形系统40可以包括一个或多个光学元件，例如透镜、棱镜、镜子、衍射光学器件等，以形成细长激光束42。在各个实施方式中，细长激光束42在烟炱片20上沿着宽度方向具有均匀的强度分布。在各个实施方式中，整形系统40可以被构造用于产生宽度在1mm至10m之间且高度在0.5mm至10mm之间的细长激光束42。

在使用几何/衍射激光束整形来形成烧结区36的具体的实施方式中，利用伽利略设计的扩束器扩展直径为12mm的co2激光束。经过扩展的激光束的直径为约50mm。然后使用焦距为～300mm的不对称的非球面透镜将经过扩展的激光束转换成线形。线形激光束的尺寸为55mmx2mm。激光功率密度定义为激光功率除以面积，其为1.8w/mm²。在烧结过程期间，线形激光束保持静止，同时平移烟炱片20。在激光功率为200w时，以1.5mm/s的速度将厚度大致为400μm的烟炱片20烧结成厚度为～100μm的二氧化硅玻璃片28。对应的烧结用能量密度为1.0j/mm²。

在各个实施方式中，激光器24可以是具有任何波长或脉冲宽度的激光器，只要烟炱颗粒有足够的吸收来造成烧结即可。所述吸收可以是线性或非线性的。在具体的实施方式中，激光器24是co2激光器。在另一个实施方式中，激光器24可以是波长在5μm左右的co激光器。在这样的实施方式中，co激光器24可以更深地穿透到烟炱片20中，因此co激光器24可以用于烧结更厚的烟炱片20。在各个实施方式中，co2激光器24在二氧化硅烟炱片20中的穿透深度小于10μm，而co激光器的穿透深度为～100μm。在一些实施方式中，可以从后侧预热烟炱片20，例如，使用电阻加热器、ir灯等，以进一步增加由激光器24形成的烧结深度。

在一些实施方式中，系统10被构造用于在激光烧结过程期间保持恒定的烧结温度。这可以通过沿着烧结线增设温度传感器来实现。温度传感器数据可以用于控制激光功率以维持恒定的烧结温度。例如，可沿着烧结线安装一系列锗或硅探测器。探测器信号由控制器读取。控制器可处理这些信号并利用信息来相应地控制激光器输出功率。

参考图3，在一个实施方式中，激光器24可以被构造用于产生不扩展到烟炱片20的整个宽度的烧结区36。在一些这样的实施方式中，较小的烧结区36可以使邻近的激光器24和/或烟炱片20发生较低的仪器意外加热。参考图4，在各个实施方式中，系统10可以包括另外的激光器44和46，它们被构造用于完全或部分地烧结烟炱片20的边缘部分。这可以有利于在激光烧结期间处理烟炱片20以形成烧结的片材28。

与一些二氧化硅玻璃成形工艺(例如锭料成形工艺)不同的是，系统10被构造用于产生具有极高纯度水平及极低厚度的二氧化硅玻璃片28。在各个实施方式中，二氧化硅玻璃片28的厚度(即，垂直于主表面和次表面的尺寸)小于500μm、小于250μm、小于150μm以及小于100μm。另外，在各个实施方式中，二氧化硅玻璃片28是至少99.9摩尔％的二氧化硅，特别是至少99.99摩尔％的二氧化硅。另外，形成的二氧化硅玻璃片28具有极低水平的污染物元素，这些污染物元素在通过其他方法形成的二氧化硅玻璃中是常见的。在具体的实施方式中，二氧化硅玻璃片28的总钠(na)含量小于50ppm。在各个实施方式中，二氧化硅玻璃片28的钠含量在整个片材28中基本是一致的，使得二氧化硅玻璃片28中的所有深度处的总钠含量均小于50ppm。这一低的总钠含量以及均匀的钠分布与一些二氧化硅结构(例如二氧化硅锭料)形成了对比，这些二氧化硅结构具有更高的总钠含量并且在锭料内的不同深度处变化。在各个实施方式中，认为相比于具有更高钠含量的其他二氧化硅材料，本文论述的低的钠含量提供了具有光学损失减少、折射率均匀性且化学纯度/非反应性的玻璃片28。

在其他实施方式中，二氧化硅玻璃片28具有低水平的羟基(oh)浓度。在各个实施方式中，可以控制oh浓度，从而影响二氧化硅玻璃片28的粘度、折射性质和其他性质。在各个实施方式中，β-oh小于0.02abs/mm，更具体地，小于0.02abs/mm。在一些实施方式中，利用激光烧结系统10形成的二氧化硅玻璃片28的oh浓度小于利用一些其他成形方法(例如等离子体烧结、火焰烧结和/或先使用氯干燥再进行烧结的烧结工艺)形成的二氧化硅材料的oh浓度。与利用某种物质(例如氢氟酸)进行表面处理的一些二氧化硅材料形成对比的是，二氧化硅玻璃片28具有低的表面卤素浓度和低的表面oh浓度。

在各个实施方式中，经过烧结的二氧化硅玻璃片28的假想温度(tf)至少高于一些二氧化硅材料(例如二氧化硅锭料)的tf。例如，认为至少在一些实施方式中，经过烧结的二氧化硅玻璃片28的假想温度在1100℃至2000℃之间，特别是在1500℃至1800℃之间，更特别是在1600℃至1700℃之间。在一个具体的实施方式中，经过烧结的二氧化硅玻璃片28的假想温度为约1635℃(例如1635℃增减1％)，如相对于完全退火的这种玻璃而言。

参考图5-8c，其根据示例性实施方式示出了经过烧结的玻璃片28的表面轮廓、拓扑和粗糙度特征。图5示出了使用基于振镜的扫描激光系统形成的二氧化硅玻璃片28的实施方式(例如图1所示的实施方式)的翟柯光学轮廓扫描情况。图6示出了使用几何/衍射激光束整形而形成的二氧化硅玻璃片28的实施方式(例如图2所示的实施方式)的翟柯光学轮廓扫描情况。图7是根据一个示例性实施方式，二氧化硅玻璃片28的实施方式的表面的测得轮廓的3d微尺度示意图。图8a-8c示出了沿着图7所示的玻璃片28的长度，在三个不同位置处横向截取的二氧化硅玻璃28的表面的原子力显微镜afm线扫描情况。

在各个实施方式中，经过烧结的玻璃片28具有相对的第一主表面和第二主表面，其中的至少一个主表面具有高的光滑度水平。在各个实施方式中，烧结的玻璃片28的第一主表面和第二主表面中的至少一者的粗糙度(ra)在至少一个0.023mm²面积内在0.025nm至1nm之间，特别是在0.1nm至1nm之间，以及特别是在0.025nm至0.5nm之间。在一个这样的实施方式中，使用图5和6所示的翟柯光学轮廓测量来确定ra，特别是使用光斑尺寸为130μmx180μm的翟柯仪器来确定。在一些实施方式中，烧结的玻璃片28的第一主表面和第二主表面中的至少一者的粗糙度(ra)在0.12nm至0.25nm之间，这通过在2μm线扫描内使用afm来测得，如图8a-8c所示。在具体的实施方式中，烧结的玻璃片28在小尺度测量时具有低的粗糙度水平，在较大尺度测量时具有较大的粗糙度水平。在各个实施方式中，烧结的玻璃片28的第一主表面和第二主表面中的至少一者的粗糙度(ra)在至少一个0.023mm²面积内在0.025nm至1nm之间，并且使用轮廓仪和5mm的扫描长度时具有1μm至2μm的ra。

如图5-8c所示，虽然烧结的玻璃片28的各主表面是光滑的，但是这些表面确实具有包含一系列凸起和凹陷特征的纳米级表面拓扑。在本文论述的实施方式中，凸起和凹陷特征相对较小，有利于低的表面粗糙度。在各个实施方式中，相对于拓扑的平均高度或基线高度，每个凸起特征的最大峰高度在0.1μm至10μm之间，特别是在1μm至2μm之间，这使用轮廓仪及5mm的扫描长度来测量。在具体的实施方式中，玻璃片28的一个或多个表面的拓扑情况为在至少一个0.023mm²面积内，凹陷特征(例如谷)的底部与凸起特征(例如峰)的顶部之间的最大垂直距离在1nm至100nm之间，这通过翟柯光学轮廓测量测得。表1示出了从一个示例性实施方式的烧结的玻璃片28的表面的afm扫描情况得到的粗糙度数据。

表1

如图7最佳地示出，二氧化硅玻璃片28可以包含多个空隙或气泡。在各个实施方式中，其中的一些空隙或气泡可以位于二氧化硅玻璃片28的表面上，从而形成图7所示的凹处50，而其他气泡或空隙可以位于二氧化硅玻璃片28的经过烧结的二氧化硅材料的内部区域内。在这种实施方式中，气泡或空隙使得片材28的体积密度小于无空隙或气泡的烧结的二氧化硅的最大密度。在各个实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28是完全烧结的二氧化硅片(例如具有少量或没有未烧结的二氧化硅烟炱颗粒的片材)，其密度大于1.8g/cc且小于2.2g/cc，特别是小于2.203g/cc(例如不具有任何空隙或气泡的完全烧结的二氧化硅的最大密度)。在这样的实施方式中，烟炱片20的起始密度可以在0.2g/cc至0.8g/cc之间，并且通过与激光束26的相互作用，烟炱片20致密化成完全烧结的二氧化硅玻璃片，其密度大于1.8g/cc且小于2.203g/cc，更具体地在1.8g/cc至小于2.15g/cc之间。在各个实施方式中，气泡、空隙或表面凹处50的形成可以通过控制激光操作来控制，也可以通过受从烟炱燃烧器16行进出来的微粒物质冲击而形成。在各个实施方式中，二氧化硅玻璃片28内的空隙(尤其是凹处50)在例如用于碳纳米管(cnt)生长的基材的应用中可以是有利的，其中凹处50用于保持cnt催化剂。

为了进行比较，图9示出了由非激光烧结工艺形成的经过抛光的二氧化硅锭料60，尤其是来自二氧化硅锭的经切片和抛光部分的翟柯图。如图9所示，经过抛光的二氧化硅锭料60的表面拓扑具有与图5和6所示的烧结的玻璃片28的不同实施方式的表面拓扑不同的外观。例如，锭料60具有线性磨蚀标记62，其可能在锭料形成工艺的不同步骤期间形成，例如在处理期间和/或抛光期间形成。此外，图9所示的锭料60的表面拓扑具有方向性，其中表面特征一般在抛光装置的移动方向上延伸(从图中所示的左上角向右下角延伸)。相反，图5和6所示的二氧化硅玻璃片28的实施方式的表面拓扑表现出更加随机的峰和谷的分布，并且几乎没有方向性。在这样的实施方式中，二氧化硅玻璃片28不包括细长的凸起或凹陷特征，其中，在至少一个0.023mm²面积中，凸起和/或凹陷特征的最大长度和最大宽度小于10μm，特别是小于3μm，在一些实施方式中，小于1μm。

在一些实施方式中，二氧化硅玻璃片28可以具有体曲率或翘曲，使得二氧化硅玻璃片28的各相对主表面略微偏离平面构造。如图8a-8c所示，在一些实施方式中，二氧化硅玻璃片28的其中的一个主表面具有凹形，其在片材28的宽度上延伸，使得片材28的其中一个主表面的中心低于片材28的侧边缘。在各个实施方式中，当在3750mm²的面积内测量时，片材28的翘曲在0.5mm至8mm之间。在一个实例中，在尺寸为50mmx75mm的片材28上用惟德(werth)测量仪测量并获取片材28的样品的翘曲情况。在另一个实施方式中，在150mmx150mm方形面积上测得片材28的翘曲小于20μm。

在各个实施方式中，二氧化硅玻璃片28具有两个主表面，上表面由面向烟炱燃烧器16的烟炱片20的部分形成，下表面由接触鼓12的烟炱片20的部分形成。在各个实施方式中，二氧化硅玻璃片28的上表面或下表面中的任一者或它们二者可以具有本文论述的任何特征。在具体的实施方式中，二氧化硅玻璃片28的上表面可以具有本文论述的表面特征，下表面因与鼓12接触而具有不同于上表面的表面构造、拓扑、粗糙度、表面化学等。在一个具体的实施方式中，二氧化硅片的下表面的粗糙度(ra)大于上表面的粗糙度，二氧化硅玻璃片28的下表面的ra可以在0μm至1μm之间。在另一个实施方式中，二氧化硅片28的下表面的粗糙度(ra)小于上表面的粗糙度，在这样的实施方式中，在移除烟炱片后对烟炱沉积表面(例如鼓12的表面14)进行清洁可以使二氧化硅片28的下表面具有高水平的光滑度。

在各个实施方式中，可以各种方式控制激光器24以形成具有不同特征、层和/或表面结构的完全烧结或部分烧结的玻璃片28。从多孔主体(例如烟炱片20)开始，通过改变烧结条件可以在部分或完全烧结的片材中获得不同的孔隙率和/或表面拓扑。在一个实施方式中，co2激光器热源形成了窄的烧结区域，其可以用于控制孔隙率和表面拓扑。在各个实施方式中，烧结速度、激光器类型和激光器功率的组合可基于烟炱片20的各种特征(例如材料类型、厚度、密度等)，基于要利用烧结的片材28的产品的要求，和/或基于下游工艺的要求而改变。在各个实施方式中，可以操作上述系统10以形成具有各种特征的烧结的片材28。在各个实施方式中，可以0.5mm/s至5mm/s的烧结速度(例如烟炱片与激光器之间的相对移动速度)操作系统10，激光器24可以是功率为100w至300w的co2激光器。在一些实施方式中，烟炱片20通过激光器24的激光烧结区域一次，在其他实施方式中，烟炱片20多次通过激光器24的激光烧结区域。

图10提供了可以在不同的烧结条件下形成的不同结构的实例。如图10的顶格所示，具有斑点表面结构的部分烧结的玻璃片可以利用产生细长激光束(例如图2的光束42)的100wco2激光器24烧结体积密度为0.35g/cc的500微米烟炱片20来形成，其中烧结速度(例如烟炱片与激光器之间的相对移动速度)为0.65mm/s。如图10的中间格所示，具有更有组织和线性表面结构的部分烧结的玻璃片可以利用200wco2扫描激光器24(例如上文关于图1所述)烧结体积密度为0.35g/cc的500微米烟炱片20来形成，其中烧结速度(例如烟炱片与激光器之间的相对移动速度)为1.3mm/s。如图10的底格所示，具有光滑表面的完全烧结的玻璃片(如本文所论述的)可以利用300wco2扫描激光器24烧结体积密度为0.35g/cc的烟炱片20的500微米厚的实施方式来形成，其中烧结速度(例如烟炱片与激光器之间的相对移动速度)为1.95mm/s。

另外，在各个实施方式中，可以各种方式控制激光器24以形成完全烧结或部分烧结的玻璃片28，在部分烧结的玻璃片28中，仅一部分的烟炱片20被烧结，使得烧结的二氧化硅层由未烧结的烟炱下层支承。在各个实施方式中，可以在使用二氧化硅烧结层之前先移除剩余的烟炱层，在其他实施方式中，剩余的烟炱层可以与二氧化硅烧结层一起保留下来。在各个实施方式中，可以各种方式控制激光器24以在未烧结的烟炱的部分中形成完全烧结的结构。在一些实施方式中，在烟炱片20中可以形成烧结柱和/或中空的烧结管。

在一些实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28由至少99.9重量％，特别是至少99.99重量％的组成为(sio2)1-x-y.m′xm″y的材料构成，其中m′和m″中的任意一种或两种为元素(例如金属)掺杂剂、或取代形式，其可以为氧化物形式，或者它们的组合，或者m′和m″中的任意一种或两种被省略，并且对于m′和m″中的任一种或两种，x加y之和小于1，例如小于0.5，或者x和y为0.4或更小、例如0.1或更小、例如0.05或更小、例如0.025或更小，并且在一些这样的实施方式中，大于1x10^-6。在一些实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28为晶体，在一些实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28是无定形的。

在各个实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28是坚固且具有挠性的基材，其可以允许用片材28制成的装置具有挠性。在各个实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28是可弯曲的，使得当在25℃的室温下，薄片弯曲到至少500mm的曲率半径而不断裂。在具体的实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28是可弯曲的，使得当在25℃的室温下，薄片弯曲到至少300mm的曲率半径而不断裂，更具体地，当在25℃的室温下，薄片弯曲到至少150mm的曲率半径而不断裂。烧结的二氧化硅片28的弯曲也可有利于卷到卷的应用，例如在自动化制造设备中的跨辊加工。

在各个实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28是二氧化硅玻璃的透明或半透明的片材。在一个实施方式中，烧结的二氧化硅玻璃片28的透射率(例如在可见光谱中的透射率)大于90％，更特别地大于95％。在各个实施方式中，本文论述的烧结的二氧化硅玻璃片的软化点温度大于700℃。在各个实施方式中，本文论述的烧结的二氧化硅玻璃片在约50至300℃的温度范围内具有小于10×10-7/℃的低的热膨胀系数。

虽然其他烧结装置可以用于实现一些实施方式，但是申请人发现了以本文公开的特定方式进行激光烧结的优点。例如，申请人发现激光烧结可以不辐射会损坏周围仪器的热，辐射的热损坏周围仪器可能是通过感应加热和电阻加热进行烧结存在的问题。申请人发现激光烧结具有良好的温度控制性和温度可重复性，并且可以不使片材28弯曲或以其他方式翘曲，片材28弯曲或以其他方式翘曲可能是火焰烧结存在的问题。相比于这些其他工艺，激光烧结可以将所需的热直接提供给并且仅提供给需要被烧结的烟炱片的部分。激光烧结可以不将大量的污染物和气体送入烧结区，所述大量的污染物和气体可干扰薄片材的制造。此外，激光烧结也可在尺寸上扩展或速度增加。

在各个实施方式中，本文公开的二氧化硅烟炱片通过使用一种或多种玻璃烟炱生成装置(例如火焰水解燃烧器)的系统形成，所述装置旨在或意在将玻璃烟炱颗粒流传递到烟炱沉积表面上。如上所述，本文论述的二氧化硅片可以包括一种或多种掺杂剂。在火焰水解燃烧器的实例中，掺杂可以通过将掺杂剂前体引入到火焰中而在火焰水解过程期间原位发生。在另外的实例中，例如在等离子体加热的烟炱喷洒器的情况中，从喷洒器中喷洒出的烟炱颗粒可以是预掺杂的，或者，可以使喷洒出的烟炱颗粒经受含有掺杂剂的等离子气氛，以将烟炱颗粒掺杂在等离子体中。在另外的实例中，可以在烧结烟炱片之前或期间将掺杂剂包含到烟炱片中。示例性的掺杂剂包括元素周期表中的ia族、ib族、iia族、iib族、iiia族、iiib族、iva族、ivb族、va族、vb族的元素及稀土族。在各个实施方式中，二氧化硅烟炱颗粒可以掺杂有各种物质，包括氧化锗、二氧化钛、氧化铝、含磷物质、稀土元素、金属和氟。

实施例1

利用第7,677,058号美国专利所述的方法制备由基本上100％二氧化硅组成的400微米厚的烟炱片。将9英寸宽乘12英寸长的烟炱片部分放置在co2激光器附近的平移台上。所述激光器为购自相干公司(coherentinc.)的型号为e-400的400wco2激光器。在激光器与烟炱片之间放置不对称的非球面透镜。该不对称的非球面透镜产生10mm长且约1mm宽的线光束，并且在长轴和短轴上均具有均匀的强度分布。将透镜放置在离烟炱片约380mm的位置处。使用的激光器功率为18瓦的功率。烟炱片以1.25mm/秒移过光束。在光束路径中形成了完全致密化的、透明的烧结玻璃。当烟炱被致密化并收缩与剩余的烟炱片分开时，烧结的片材具有令人惊奇的低畸变量。在其他烧结系统中，烟炱片会弯曲和变形，除非在烧结过程期间将烟炱片平放在某一平面中。

实施例2

除了以1.5mm/秒平移烟炱片外，实施例2与实施例1相同。这在未烧结的烟炱片顶部上产生了部分致密化的玻璃层。

实施例3

除了所述基本上100％二氧化硅烟炱片被溶液掺杂以在用激光烧结时在二氧化硅基质中提供少量的yb掺杂外，实施例3与实施例1相同。

假想温度不同的原因可能是根据本文公开的方法用激光114熔化和冷却边缘部分112可能与用于加热/冷却片材110的剩余部分的过程不相同，这足以建立“指纹”。例如，从锭料中切割下来并接着用激光切割以形成本文所述的边缘部分的薄二氧化硅片在质心与边缘表面的假想温度可能具有特别明显的差异。韧性及裂纹减轻性能可能受假想温度影响并且/或者与之相关，其中不同的热处理可以提供更好的性能。

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通过经验性环上环测试，申请人发现了证据表明本文公开的激光烧结工艺相对于从锭料中切割下来并抛光的常规二氧化硅片，可以改进相应的薄二氧化硅片的强度。申请人认为，这可能是因为，在通过本文公开的方法所制造的如本文公开的二氧化硅片上，不存在或除去了在锭料切割片材中存在的残余应力和/或表面裂纹引发位点。

申请人还发现，在烧结过程期间可以使用特定的激光移动图案、设置条件和/或操作条件，以获得本文公开的高纯度熔凝二氧化硅片的特定表面属性。例如，激光束的线扫描可以沿着相应的二氧化硅片表面产生起伏的峰和谷，而快速的多边形光栅化可以产生微锯齿，如下文所述。

参考图11-13，使用线扫描激光烧结，由二氧化硅烟炱片生产厚度为500μm或更低的薄的高纯度熔凝二氧化硅片310。该片材310包括沿相应的玻璃片310的起伏的峰312和谷314。如可从二维曲线图见到的，在谷314附近的各峰312彼此间隔一定距离，该距离为至少1000μm，例如至少2000μm、至少4000μm，从每个峰312的顶部测量。谷相对于相邻各峰中的较高者的高度的深度d为至少1μm，例如至少1.5μm、至少2μm。沿着相邻峰之间的表面的小凸起区别于局部峰，因为它们的幅度小得多，即，在所述的d范围之外。各个峰和谷312、314沿着片材310的表面纵向延伸至少1mm的距离(参见例如图11中的水平方向，切片1和2的方向)，例如至少5mm或更大的距离，这例如取决于片材310的尺寸以及其他因素。

如可从图11-13中见到的，片材310还包括通常垂直于峰和谷312、314的长度的沟316。虽然申请人将峰和谷312、314归因于激光烧结图案，但是申请人将沟线归因于用于形成高纯度熔凝二氧化硅片的二氧化硅烟炱片的宽度的变化。在形成二氧化硅烟炱片的过程期间，来自水解过程的烟炱流可能使烟炱在对应于各局部喷嘴附近的深度沉积，这可能是不均匀的。这导致形成了沟316，如图12所示。

虽然图11-13的片材310是利用线扫描激光烧结过程制造的，但是本公开的其他实施方式涉及一种烧结高纯度熔凝二氧化硅玻璃片410的方法，所述方法包括在高纯度熔凝二氧化硅烟炱片上光栅化激光束的步骤；其中光栅化的图案包括在片材410上紧密间隔的目标位置，以在截面上观察时，使激光烧结烟炱并同时在片材410的第一主表面上形成微锯齿。如本文所使用的，光栅化是指在用于烧结的激光束表面上的一般性扫描运动，例如以相对运动的形式，例如一般的前后运动、多边形螺旋环形运动等。在一些实施方式中，光栅化图案包括以大致多边形形状移动激光束，其中，多边形形状的顶点是圆化的。例如，二氧化硅片410、610是用这种激光烧结工艺制造的。

图14从概念上示出了本文公开的玻璃片的表面510，以及对应的小凹口550和冠状物552，所述冠状物552在凹口550附近并在各凹口550之间，所述玻璃片可以通过本文公开的烧结方法和技术生产。各小凹口550具有深度d1，该深度d1可以使用标准轮廓测定法，相对于凹口550的任一侧上的相邻冠状物552中的较高者来测量。例如，在二氧化硅片410、610上的这种小凹口的深度d1为至少25nm且不超过1μm。

根据一个示例性实施方式，所述凹口550为锯齿状或形成了“微锯齿”，使得至少一些凹口具有大致平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有大致为平台的顶表面，所述大致为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。凹口550对应于微锯齿的底表面，而冠状物552对应于顶表面。凹口550和冠状物552的表面可以因为相应表面的角度改变而区别于顶表面和底表面边缘处的侧壁，其中“成陡峭角度”意为，如果底表面和/或顶表面与水平面大致对齐，则侧壁和与垂线相差30度以内的平面大致对齐。

参考图15-17，二氧化硅片410包括小凹口412，每个小凹口412的深度不超过500nm，所述深度相对于相应凹口412的任一侧上的相邻的局部冠状物中的较高者测得。根据一个示例性实施方式，各凹口412在相邻的局部冠状物之间的宽度为至少5μm但不超过500μm。在一些实施方式中，各凹口412在各局部冠状物之间的宽度为至少50μm。各凹口412的长度为至少500μm，例如至少1000μm，如图14所示(水平方向，切片1和2的方向)。在一些实施方式中，各凹口的长度为至少2500μm。

根据一个示例性实施方式，微锯齿414沿着表面并排集合在一起形成细长列414。细长列414的尺寸由相应集合中的最外面的凹口412限定，其中，在集合中的相邻凹口412之间的距离d2(一般参见图14)根据各凹口412的最大深度测得，所述距离d2不超过500μm，例如不超过300μm并且/或者为至少25μm，例如至少50μm。根据一个示例性实施方式，细长列414为至少1mm宽和2mm长，并且细长列414包括至少10个小凹口412。在一些实施方式中，细长列414包括至少15个小凹口412。

在一些这样的实施方式中，微锯齿的图案使得当在横截面中观察片材410时，至少三个凹口412彼此并排地排成排，每个凹口412的深度与三个凹口412的平均深度相差20％以内，和/或至少五个这样的邻接凹口412，其深度与该五个凹口的平均深度相差20％以内。凹口412的尺寸和几何均匀性可以指示用于制造相应的片材410的方法，并且相对于不那么均匀的片材，所述方法可以使片材410的性能一致性和可预见性得到改进。

比较图11-13和图15-17的微结构，片材410的冠状物和凹口412在各个表面特征的一般比例和形状方面不同于峰312和谷314。微锯齿通常是齿形的，并具有大致尖锐和/或锯齿状的侧面(大致参见图14的凹口550和冠状物552)。凹口412和冠状物往往具有平坦或水平的表面，而峰和谷312、314是平滑起伏和圆化的而没有间断、边缘、角。这些差异可能是由于在烧结过程期间施加如上所述的激光束不同所致。

申请人发现，紧密放置如本文公开的形成微锯齿的凹口412可以覆盖和/或去除由烧结具有不均匀的烟炱沉积物的烟炱片所产生的沟(例如参见图11的沟316)。在一些这样的实施方式中，得到的结果可能是波状不那么大的表面和大致更为平坦的几何。另外，使用多边形光束图案的光栅化来产生微锯齿可以通过去除沟来移除片材的刚度来源，从而在围绕与微锯齿对齐的轴弯曲时可使挠性改进，特别是如果微锯齿是大致沿着直线路径延伸时。

在其他实施方式中，微锯齿的小凹口412沿着其长度弯曲，这意味着凹口沿着弯曲的路径纵向延伸。例如，在一些这样的实施方式中，曲线与直线偏离至少10度(参见例如图14的曲线c)。在一些实施方式中，在这种转向处的大致位置的微锯齿的凹口412保持沿着转向处彼此分离，这意味着凹口412通常不会彼此会聚。在一些实施方式中，沿着微锯齿的凹口412的路径的曲线包括至少为90度的转向处。在一些实施方式中，曲线通常形成具有圆化顶点的多边形。在其他实施方式中，凹口不弯曲，或者可以通过切除具有弯曲凹口的部分而从片材移除曲线。

参考图18-20，高纯度熔凝二氧化硅玻璃片610至少是99.9摩尔％的二氧化硅，其中二氧化硅至少一般是无定形的，因而具有小于1重量％的结晶含量。片材610在各主表面之间的平均厚度小于500μm。如图19所示，当在横截面中观察时，主表面具有沿着主表面的小凹口612。各小凹口612的深度为至少25nm但不超过1μm，该深度相对于相应凹口的任一侧上的相邻局部冠状物中的较高者来测量。各小凹口在相邻的局部冠状物之间的宽度为至少5μm。各小凹口的长度为至少500μm。没有这些属性的那些特征不是片材610的“凹口”。如图19所示，凹口为锯齿状，使得至少一些凹口具有大致平坦的底表面且至少一些相应的相邻冠状物具有大致为平台的顶表面，所述大致为平台的顶表面通过成陡峭角度的侧壁与底表面偏离。

现在参考图18，申请人认为高纯度熔凝二氧化硅具有用于电子器件中的基材的优良属性，因为其具有相关的尺寸稳定性和介电性质及其他属性，从而允许电子器件变得更紧凑及节能。然而，可能难于将金属层结合到常规二氧化硅片上，因为它们各自的热膨胀率有差异，这可导致温度变化后发生分层。在图18中，电子器件810(例如印刷电路板、天线或其他类似器件)包括基材812(例如内插器、板)，该基材812包括本文公开的高纯度熔凝二氧化硅玻璃片814。

在一些这样的实施方式中，高纯度熔凝二氧化硅片814在主表面818上具有微锯齿816。微锯齿816可以由于各种原因而有用处，例如促进或加强与薄导电层820(例如，包含铜、铝、金的金属)的结合，例如通过增加界面表面积和/或与界面的正交表面积，这可以减轻由于来自二氧化硅片814和导电层820的不同热膨胀率导致的剪切力而引起的分层效应。

导电层820可以溅射或以其他方式沉积到基材上，使得部分导电层820填充到微锯齿816的凹口中。根据示例性实施方式，面向微锯齿816的导电层820的下侧以一定的图案织构化，该图案与微锯齿816的几何形状反相关，使得主表面818上的冠状物对应于导电层820的下侧上的凹口，而导电层820的下侧上的凹口对应于主表面818上的冠状物。

虽然基材812在图21中作为高纯度熔凝二氧化硅玻璃片814示出，但是在其他设想的实施方式中，高纯度熔凝二氧化硅玻璃片814可以涂覆有另一种材料，例如粘合促进剂或具有中等热膨胀性质的材料以促进高纯度熔凝二氧化硅片814和导电层820之间的结合。因此，电子器件810的金属层820连接到基材812并覆盖微锯齿816，导电层820可以直接地或通过中间层间接地连接到基材812和/或高纯度熔凝二氧化硅玻璃片814。

根据一个示例性实施方式，薄基材812和/或高纯度熔凝二氧化硅玻璃片814的厚度t为1000μm或更小，例如500μm或更小，例如200μm或更小。根据一个示例性实施方式，高纯度熔凝二氧化硅片814的孔隙率小于10体积％，例如小于5％，例如小于2％。在其他设想的实施方式中，高纯度熔凝二氧化硅片814具有更大的孔隙率。其中孔隙对应于不存在二氧化硅但可以存在气体或其他材料的间隙、空隙或气泡。

申请人认为沿着凹口412、612及对应的微锯齿816的长度的曲率c(参见图15)可以改进材料(例如导电层820或涂层或其他材料)与二氧化硅片410、612、814的表面818的结合，这通过在主表面818上提供表面特征，并且这些表面特征与沿着主表面818的多个方向的剪切力相反，例如与仅为直的微锯齿相反的表面特征来实现。

申请人注意到，在一些应用或用途中，本文公开的熔凝二氧化硅玻璃片110及其他物质可以涂覆有另外的材料，这些材料可以不是二氧化硅，并且/或者可以结合或以其他方式连接到另外或不同的材料。在一些设想的实施方式中，与片材110相同的玻璃片具有至少99重量％的组成为(sio2)1-x-ym′xm″y的玻璃，其中m′和m″中的任意一种或两种为元素、掺杂剂、或取代形式，其可以为氧化物形式，或者它们的组合，或者m′和m″中的任意一种或两种被省略，并且x加y之和小于1，例如小于0.5，和/或x和y为0.1或更小、例如0.05或更小、例如0.025或更小，并且在一些这样的实施方式中，对于m′和m″中的任一种或两种，x和y大于10×10^-7。

在设想的实施方式中，本文中另外公开的二氧化硅片可以掺杂有掺杂剂，所述掺杂剂包括元素周期表中的ia族、ib族、iia族、iib族、iiia族、iiib族、iva族、ivb族、va族、vb族的元素和/或稀土族，例如通过将掺杂剂前体引入到火焰水解燃烧器中来进行掺杂。在设想的实施方式中，本文所述的玻璃片具有至少50摩尔％的sio2，其可以与其他元素或分子混配，例如至少70摩尔％的sio2或者90摩尔％的sio2。

在一些实施方式中，高纯度熔凝二氧化硅是无定形的，如本文所用，这意味着其具有不超过1重量％的晶体含量。在一些设想的实施方式中，所述片材可以是晶状石英和/或玻璃陶瓷，其晶体含量例如至少为1重量％。

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除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。另外，如本文所使用的，冠词“一个”旨在包括一个或多于一个部件或元件，并且不旨在被理解为意为仅一个。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以进行各种修改和变动而不偏离公开的实施方式的精神或范围。因为本领域技术人员可以结合实施方式的精神和实质，对所公开的实施方式进行各种改良、组合、子项组合和变化，因此，应认为本公开的实施方式包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。