一种石英环及其制备方法与流程

本发明涉及半导体材料领域，具体而言，本发明涉及一种石英环及其制备方法。

背景技术：

1、石英因其具有高硬度、高温度稳定性、高纯度等特点而被广泛应用于半导体领域中。然而，石英中一些难以去除的杂质会对其在半导体领域中的应用产生不良影响。因此，亟需提供一种性能更好的石英，以在半导体领域中的应用能够产生更好的效果。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题的至少之一。

2、为此，本发明的第一目的在于提供一种石英环的制备方法。

3、本发明的第二目的在于提供一种石英环。

4、为实现本发明的第一目的，本发明提供一种石英环的制备方法，包括：

5、s100、制备石英玻璃：载料气体携带硅原料通过电感耦合等离子体火焰中点燃生成sio2颗粒，sio2颗粒沉积生长成石英玻璃；

6、s200、制备cnts-石英复合材料：制备cnts-石英混合粉体，将cnts-石英混合粉体在惰性气体气氛中进行烧结处理，得到cnts-石英复合材料；

7、s300、制备石英环：将cnts-石英复合材料切割打磨成环状，进行抛光处理得到石英环；

8、其中，制备cnts-石英混合粉体包括：

9、s210、将石英玻璃磨成石英粉末；

10、s220、将改性cnts和石英粉末分别加入乙醇中混合均匀，得到第一混合液和第二混合液；

11、s230、将第二混合液加入第一混合液中进行加热处理后进行抽滤处理得到固形物，洗涤固形物得到cnts-石英混合粉体。

12、本发明通过气相沉积法制备石英玻璃，可以得到杂质更少、纯度更高的石英玻璃，进而使得产品性能更好；通过将石英玻璃磨碎并与少量改性cnts混合制备cnts-石英混合粉体，可以提高石英的硬度，并且对石英作为半导体的导电性能和绝缘性均能有所改善，使其在半导体领域中能够产生更好的应用效果；cnts-石英混合粉体通过烧结的方法制成cnts-石英复合材料，制备方法简单，便于实现；最后通过切割打磨成环状，并进一步进行抛光处理，最终得到光泽度以及各项性能均较好的石英环。

13、另外，本发明提供的技术方案还可以具有如下技术特征：

14、上述技术方案中，在s220中，将改性cnts和石英粉末分别加入乙醇中混合均匀之前，制备方法还包括预处理；预处理为将改性cnts在硫酸与硝酸混合溶液中进行浸泡处理后，依次进行洗涤处理和烘干处理。

15、通过对改性cnts在硫酸与硝酸混合溶液中进行预处理，使得碳纳米管不易缠绕团聚在一起，使得在后续制备cnts-石英复合材料的过程中能够与石英之间的结合力更强，使最终得到的石英环产品的性能更加稳定。

16、上述任一技术方案中，s220中，改性cnts和石英粉末的摩尔比为1：（0.05-0.15）。

17、采用上述摩尔比的改性cnts和石英粉末制成的cnts-石英复合材料具有较好的性能。

18、上述任一技术方案中，在s210与s220之间，制备方法还包括热处理；热处理包括：

19、s211、将石英粉末加热至1250℃-1350℃保温1.5h-4.5h；

20、s212、将石英砂降温至750℃-900℃，然后将石英砂升温至1300℃-1450℃，保温2.5h-4.5h；

21、s213、重复20次-40次s212。

22、通过对石英粉末进行热处理，可以使石英的晶体更加稳定，多次重复热处理操作，可以使难以去除的杂质暴露在表面而易于除去，进一步减小了杂质对于石英的性能的影响。

23、上述任一技术方案中，s300中，抛光处理采用抛光蜡进行抛光处理；抛光蜡包括：20wt.%-25wt.%不饱和脂肪酸；18wt.%-22wt.%烷醇；8wt.%-12wt.%鲸蜡；6wt.%-9wt.%蜂蜡；5wt.%-7wt.%羊毛蜡；6wt.%-9wt.%棕榈蜡；7wt.%-9wt.%木蜡；4wt.%-8wt.%硬脂酸；3wt.%-6wt.%甘油；2wt.%-5wt.%松香；1.5wt.%-2.5wt.%石英砂；2wt.%-3.5wt.%三氧化二铁；1wt.%-2wt.%氧化铝；1wt.%-2wt.%金刚砂。

24、采用上述组分的抛光蜡进行抛光，可以使石英环的光泽度较好，而且能够使石英环的精细度较好，满足半导体领域对石英环产品的要求，提高石英环的使用效果。

25、上述任一技术方案中，在将cnts-石英复合材料切割打磨成环状之前，制备方法还包括：将cnts-石英复合材料置于处理液浸泡1h-3h；处理液包括氧化铝、氧化钠、氧化镁、碳酸钠和次氯酸钠中的至少一种；处理液的ph为8-9。

26、采用上述材料制成的具有弱碱性的处理液浸泡cnts-石英复合材料，可以使cnts-石英复合材料表面微溶于处理液中，进而降低了cnts-石英复合材料在切割打磨过程中的加工难度，提高了其切割打磨的效率。

27、上述任一技术方案中，在将cnts-石英复合材料切割打磨成环状之后，制备方法还包括：对环状的cnts-石英复合材料依次进行表面处理和水淬处理。

28、在切割打磨成环状之后继续对cnts-石英复合材料进行表面处理和水淬处理，可以消除处理液对cnts-石英复合材料的影响，保证最终得到的石英环产品的性能。

29、上述任一技术方案中，进行表面处理为将环状的cnts-石英复合材料置于8wt.%-12wt.%的氢氟酸溶液中浸泡0.5h-1h。

30、采用上述浓度的氢氟酸浸泡cnts-石英复合材料，可以使cnts-石英复合材料表面的残留的处理液与氢氟酸酸碱中和，消除残留的处理液对cnts-石英复合材料的影响；并且，氢氟酸还能洗去cnts-石英复合材料表面的杂质，进一步减少杂质对石英环性能的影响。

31、上述任一技术方案中，进行水淬处理为将环状的cnts-石英复合材料加热至750℃-1100℃，保温处理0.5h-1h，保温结束后取出并立刻放入纯水中进行水淬。

32、水淬处理可以洗去经过表面处理后的cnts-石英复合材料表面残留的氢氟酸以及其他杂质，以使制成的石英环具有更好的光泽度性能。

33、为实现本发明的第二目的，本发明提供一种石英环，石英环采用上述技术方案中任意一项的制备方法制备得到。

34、本发明的石英环采用如本发明任一技术方案中的石英环的制备方法制备得到，本发明的石英环具有如本发明任一技术方案中的石英环的制备方法的全部有益效果，在此不再赘述。

35、采用本发明的技术方案后，能够达到如下技术效果：

36、1. 通过气相沉积法制备石英玻璃，可以得到杂质更少、纯度更高的石英玻璃，进而使得产品性能更好；

37、2. 通过在石英中添加少量的改性cnts，可以使石英的硬度等性能均有所改善；

38、3. 通过将cnts-石英复合材料置于处理液中进行浸泡处理，降低了cnts-石英复合材料在切割打磨过程中的加工难度，提高了其切割打磨的效率；

39、4. 在切割打磨成环状之后继续对cnts-石英复合材料进行表面处理和水淬处理，可以消除处理液对cnts-石英复合材料的影响，保证最终得到的石英环产品的性能。