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Quarzglas

Quarz_Halbleiter
Quarzglas oder Kieselglas zählt zu den außergewöhnlichsten Werkstoffen in Industrie und Forschung. Viele Hochtechnologien verdanken diesem Werkstoff sogar ihren Durchbruch: Etwa die Chip-Herstellung, die optische Datenübertragung mittels Lichtleitfasern oder die moderne Präzisionsoptik und Lasertechnik. Äußerlich nicht von herkömmlichem Glas zu unterscheiden, besitzt Quarzglas zum Teil signifikant andere Eigenschaften. Im Wesentlichen gehen diese auf seine besonders hohe Reinheit zurück: Reines Quarzglas besteht ausschließlich aus Siliziumdioxid (SiO2). Der realisierbare Reinheitsgrad reicht an den von Halbleitermaterialien heran. Quarzglas zählt damit zu den reinsten technischen Werkstoffen, die bis heute in der Industrie Zugang gefunden haben. In Verbindung mit seiner röntgenamorphen Struktur führt das zu einer Reihe interessanter Eigenschaften:

Die hohe Temperaturbeständigkeit erlaubt den Einsatz in Anwendungen bis ca. 1400 °C. Der thermische Ausdehnungskoeffizient liegt mit ca. 0,5 x 10-6/K mehr als zwanzig Mal niedriger als bei Stahl. Darauf beruht die extrem hohe Temperaturschockbeständigkeit. Auch chemisch ist Quarzglas praktisch inert. Es wird nur von wenigen Medien - vor allem Flusssäure – angegriffen. Besonders interessant für viele Anwendungen ist seine spektrale Durchlässigkeit. Sie reicht vom tiefen UV bis in den mittleren IR-Bereich. Die hohe optische Durchlässigkeit lässt den Blick durch einen Quarzglasblock von 10 Meter Schichtdicke wie durch eine normale Fensterscheibe erscheinen.

Wichtigster Abnehmer von Quarzglas-Produkten ist die Halbleiterindustrie. Hier spielt die extrem hohe Reinheit im Kontakt mit den Silizium-Schmelze und den Si-Chips eine entscheidende Rolle. Daneben hat auch die moderne Kommunikationstechnik mit ihren Lichtleitfasern dem Quarzglas einen großen Nachfrageanstieg beschert. Auf Grund der geringen Wärmedehnung werden Präzisionsbauelementen für die UV-Lithographie aus Quarzglas gefertigt ebenso wie Komponenten für Weltraumanwendungen. Technisch weniger anspruchsvoll aber mengenmäßig von Bedeutung ist der Einsatz von Quarzglas in UV-Lampen – zum Beispiel in Sonnenbänken.

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