中国粉体网讯  高纯二氧化硅是半导体光刻、高功率激光和航空航天等领域的关键战略基础材料。相较于传统矿物提纯路线，气相沉积技术是实现超高纯二氧化硅制备的核心途径。

气相沉积分为物理气相沉积（PVD）与化学气相沉积（CVD）两大体系。PVD依靠物理气化-冷凝实现薄膜制备；而化学气相沉积（CVD），又称热解法、干法或者燃烧法，依靠气相前驱体发生氧化、水解化学反应，在衬底表面生成颗粒、薄膜或者玻璃体，是半导体与高纯石英产业广泛应用的制备技术。

CVD工艺有三大核心要点：反应过程发生化学变化；全部原材料来自外部气源；反应物必须以气相状态参与反应。该工艺可以在形状复杂的基片上完成沉积，精准调控组分与掺杂，部分工艺可以在常压开展，无需昂贵真空设备；高温条件还可以提升结晶完整性，可同时对大尺寸、多片基片开展加工，工艺拓展性强。

制备高纯二氧化硅常用四氯化硅等硅源，在高温下发生水解氧化反应，可产出石英粉体、合成石英玻璃、二氧化硅薄膜三类产品。

石英粉体：气相白炭黑与合成石英砂制备

气相白炭黑（气相法二氧化硅）为纳米粉体，纯度≥99.8%，比表面积大，表面富含硅羟基，广泛用于橡胶、胶粘剂、医药催化等领域。主流工艺有传统火焰水解法与两步水解法：传统法反应快、纯度高，但易吸附腐蚀性副产物；两步法产物球形度好、氯残留低，但规模化生产受限。

以气相白炭黑作为原料，还可以制备气相法高纯合成石英砂：将高纯白炭黑烘干，通过挤压或者喷雾造粒定型、脱羟、致密化烧结成块、破碎筛分后得到成品。合成石英砂SiO2≥99.99%，金属杂质低至约2 ppm，远优于最高等级天然石英砂（约12 ppm），粒度均匀、硬度高，大量用于半导体、光学、航天、光纤、电光源领域石英构件生产，如石英坩埚、石英舟、石英管、光学透镜基材等。

合成石英玻璃材料制备

合成石英玻璃（人造石英玻璃）纯度最高可达99.9999%，具备宽光谱透过、低膨胀、耐辐照、化学稳定性好等优势，是光刻基板、强激光、航天遥感的核心材料。主流气相制备路线：

火焰水解（CVD）：四氯化硅在氢氧焰内水解氧化，一步沉积得到玻璃锭，可采用多灯共沉积放大产能。

高频等离子气相沉积（HPCVD）：依靠高频电磁场产生等离子热源，氧化反应直接生成石英玻璃，实现超低羟基、超高纯，玻璃网络结构完整，金属杂质可以低至ppb级别；但受热源条件限制，难以实现多燃烧器同步稳定沉积，大尺寸放大难度较高。

间接合成法：先低温气相沉积得到低密度二氧化硅疏松体，再经过高温烧结玻璃化转变为致密石英玻璃。该工艺羟基含量可调，缺陷可控，支持材料掺杂改性，沉积温度低、沉积速率高，具备连续化生产、成本可控的潜力，是新型光学石英玻璃重要发展方向；通过渗氢处理还可以进一步优化远紫外透过性能。

二氧化硅薄膜材料制备

CVD可制备晶体、非晶态、多孔二氧化硅薄膜，服务半导体、微电子、光学、表面工程领域。

低压化学气相沉积（LPCVD）：沉积反应器内压力小，分子的自由程与气体扩散系数增大，使气态反应物和副产物的质量传输速率加快，形成薄膜的反应速率增加，平行垂直放置镀膜片距可减小至5~10mm。

等离子增强化学气相沉积（PECVD）：采用高频等离子体驱动，利用辉光放电在高频率电场之中让较为稀薄的气体发生电离，电离出离子体，从而在相对较低的温度发生反应形成SiO2薄膜。

2026年11月19-20日，中国粉体网将在安徽·凤阳举办“2026第十届全国石英大会暨展览会”。届时，中国建筑材料科学研究总院、石英与特种玻璃研究院王玉芬教授将带来题为《化学气相沉积法制备二氧化硅材料》的报告。她将系统阐述化学气相沉积（CVD）技术原理、多品类二氧化硅材料制备工艺、产业痛点以及未来发展方向，为国内高纯石英材料技术升级提供参考。

王玉芬，女，教授级高工，硕导，享受国务院政府特殊津贴。曾任中国建筑材料科学研究总院石英院院长、中建材衢州金格兰石英有限公司执行董事。自1986年进入中国建筑材料科学研究总院工作以来，长期从事石英与特种玻璃研究工作。在大口径复合石英管、石英-钨过渡封接玻璃、立式化学气相沉积石英玻璃等方面实现多项首创，为我国电子、航天、船舶、核能、兵器、航空等领域提供了关键配套材料，为我国国防和经济建设做出了重要贡献。至今主持并完成了国家重大专项、配套科研、国际合作等20余项国家级项目，荣获省部级科技奖6项、授权专利20余项、论文20余篇、标准5部、出版专著2部，以及获“第四届全国建材行业十大女杰”称号。

参考来源：

聂兰舰，王玉芬等：高性能光学合成石英玻璃的制备和应用

王玉芬：高纯石英材料制备技术与应用

(中国粉体网编辑整理/九思)

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