По сравнению с другими кварцевыми стеклами с низким коэффициентом расширения кварцевое стекло SiO2-TiO2 имеет более низкий коэффициент теплового расширения и может даже достигать нулевого расширения или отрицательного расширения в определенном диапазоне температур. Поэтому кварцевое стекло, легированное титаном, также называют кварцевым стеклом со сверхнизким коэффициентом расширения. Кварцевое стекло со сверхнизким коэффициентом расширения имеет чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения и является ключевым материалом в таких высокотехнологичных областях, как оптические компоненты для оборудования для литографии полупроводников, рефлекторы астрономических телескопов и резонаторы атомных часов.
Метод получения кварцевого стекла со сверхнизким коэффициентом расширения
Метод химического осаждения из паровой фазы
Метод прямого синтеза также называется методом химического осаждения из паровой фазы (CVD). Основные принципы плазменно-химического осаждения из паровой фазы (PVCD), внетрубного осаждения из паровой фазы и аксиального осаждения из паровой фазы (VAD) основаны на осаждении из паровой фазы.
Получение стекла SiO2-TiO2 методом химического осаждения из паровой фазы позволяет в определенной степени избежать введения металлических примесей, но из-за участия водяного пара в процессе реакции содержание гидроксилов в стекле SiO2-TiO2, полученном этим методом, высоко и его трудно контролировать.
Метод косвенного синтеза
Метод аксиального осаждения из паровой фазы и метод внетрубного осаждения из паровой фазы являются методами косвенного синтеза. Принципы обоих методов одинаковы. Основное различие заключается в различном расположении горелки и осаждающего тела. Среди них расположение осаждающего тела в методе VAD вертикальное, а горелка закреплена внизу для выравнивания нижнего торца осаждающего тела для осаждения; осаждающее тело в методе OVD горизонтальное, и горелка совершает возвратно-поступательные движения во время осаждения сыпучего тела.
Метод золь-гель
Метод золь-гель заключается в использовании кремнийсодержащих соединений и титансодержащих соединений (таких как раствор силана и титаната) для проведения реакции гидролиза в водной среде, конденсации и полимеризации с образованием золя SiO2-TiO2, затем старении золя с образованием геля SiO2-TiO2, сушке геля SiO2-TiO2 с образованием пористого тела SiO2-TiO2 и, наконец, нагревании тела SiO2-TiO2 с образованием стекла SiO2-TiO2.
Применение кварцевого стекла со сверхнизким коэффициентом расширения
Полупроводниковая область
В последние годы с развитием полупроводниковых интегральных схем также улучшился процесс фотолитографии для производства полупроводниковых приборов. С ростом спроса на рынке на точность полупроводниковых приборов процессы полупроводниковой фотолитографии развились в сторону экстремальной ультрафиолетовой фотолитографии. Экстремальная ультрафиолетовая фотолитография должна использовать отражающую многослойную систему укладки в качестве фотомаски, но метод многослойной укладки приводит к низкой максимальной отражательной способности фотомаски. Излучение, которое не отражается, поглощается фотомаской, а затем передается на подложку фотомаски в виде тепла, что приводит к повышению общей температуры фотомаски. По мере увеличения времени использования тепло непрерывно накапливается, что может вызвать деформацию фотомаски в тяжелых случаях. Незначительная деформация приведет к ошибкам изображения на облученной пластине, что приведет к серьезным экономическим потерям в процессе производства чипов. Выбор стекла со сверхнизким расширением с коэффициентом теплового расширения, близким к нулю, может эффективно избежать деформации.
Аэрокосмическая отрасль
В области аэрокосмической отрасли и астрономии отражающие оптические компоненты должны иметь очень легкие характеристики и сохранять точность поверхности при колебаниях температуры. Ввиду своей превосходной термической стабильности, хорошей свариваемости и чрезвычайно высокой стойкости к деформации стекло SiO2-TiO2 является идеальным материалом для изготовления отражателей. Он способен выдерживать самые разные экстремальные условия эксплуатации и играет незаменимую роль в оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли и других областях.