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钼和石墨对比

钼是一种具有高沸点及高熔点的难熔金属，处于元素周期表的第五周期第ⅥB族。它具有两个末被电子充满的外电子层(N和O层)。1）熔点：不同方法测出钼的熔点不同，最可靠的数据为2895±10K。仅次于碳、钨、镍、钽和饿。

表3 钼的密度

2）热膨胀：钼的线膨胀系数与钼的组织结构和纯度有关。用粉末冶金法制取的钼，降低平均晶粒度，在冷作以后退火，线膨胀系数升高。在20-1600℃范围内，单晶钼的线膨胀系数比多晶钼稍高，而且随着温度的升高，差别增加。在20-100℃，线膨胀系数为4.9×10-6-5.2×10-6/℃。其中高纯钼最可靠的数据为4.9×10-6/℃。钼的线膨胀系数约为一般铜材的三分之一到二分之一。这种低的膨胀系数使得钼材在高温下尺寸稳定，减少了破裂的危险。

在293-2273K范围内钼的相对伸长率用下列经验公式计算：

3）导热率 钼的热导率数倍于许多高温合金，大约为铜的一半。在室温下钼的导热率一般为142.35W/(m·K)。钼的高温导热率与温度关系特性方面都有明显的不同，结果列于图3。温度对导热率有着明显的影响，钼的低温导热率列于表11中。高热导率与低热容的结合使钼能快速加温和冷却，较多数其他金属形成的热应力低。

表11 钼的低温导热率

另外在1300-2700K之间，单晶钼的导热率与晶体的取向无关，而且与含等量杂质的多晶钼的导热率没有差异。W.J.Wbeeler在测量具有变形结构钼板试样导热率时发现(热流垂直于轧制方向)，1800～1900K的导热率由于再结晶生成等轴晶结构，比1400～1800K之间的导热率几乎降低了25％。

4）化学性质：致密钼在常温的空气中稳定，高于873K温度时很快氧化成三氧化钼。氢和钼一直到后者的熔化温度都不发生化学反应，但在1273K温度左右钼能吸收大量氢形成固溶体。致密钼和氮在1773K温度时才发生化学反应生成氮化物。高于973K温度的水蒸气能将炽热的钼氧化成二氧化钼。钼与碳、碳氢化合物或一氧化碳在高于1073K温度下反应生成碳化钼(Mo2C)。钼在常温下与氟作用，在高于523K以上温度与氯作用生成MoCl6和Mo2Cl10。金属钼具有良好的耐蚀性。钼的耐酸腐蚀性能仅次于钨，常温下能耐稀硫酸、氢氟酸、磷酸、盐酸等腐蚀。

石墨：石墨质软，黑灰色；有油腻感，可污染纸张。硬度为1～2，沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3～5。比重为1．9～2．3。在隔绝氧气条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐温的矿物之一。  

1） 耐高温型：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。 2） 导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。 石墨的热导率为 129 W/(m·K)  3） 化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。4） 抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。

钼与石墨反射性对比：一般物体吸收光线或者透射光线越强，反射光线越弱，则物体看起来越暗，反射率越小，反之物体吸收光线能力弱，则反射光线就强，则物体看起来就亮，例如大部分金属，反射率较大。一般金属都具有较大的消光系数，钼也不例外，当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加。消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高。人们总是选择消光系数较大，光学性质较稳定的那些金属作为金属膜材料。

综上所述：钼的导热性与石墨相比略高（142.35W/(m·K)〉129 W/(m·K)），热膨胀系数均较小（低于10-5/℃），反射性钼优于石墨。钼在单晶热场中应用专利：天津市环欧半导体材料技术有限公司有关钼在热场中应用发明两项：

1、本发明涉及一种用于重掺硅单晶制造的热系统,包括上保温筒、下保温筒、底盘保温层、支撑盖、大盖和导流筒构成,其特征在于,上保温筒、下保温筒和底盘保温层采用新型复合隔热材料；所述复合隔热材料为碳毡和石墨硬毡层叠而成的多层材料,且在其内表面涂覆有一层光亮的钼金属反射层；支撑盖的材料为石墨硬毡；大盖由石墨和石墨硬毡的复合材料制成,其复合材料下层为石墨硬毡,本发明解决了重掺硅单晶拉制过程中由于温度波动而引起的组分过冷和断苞难题,提高了重掺砷单晶轴向电阻率均匀性。

2、本发明涉及一种用于直拉硅单晶炉的热屏装置,包括外筒、隔热层和内筒,还包括热反射层、隔热垫I、隔热垫II,热反射层置于外筒与隔热层之间；隔热层置于热反射层与内筒之间；隔热垫I设置在热屏装置上端的外筒和内筒之间,隔热垫I的一端与隔热层相接紧配合,隔热垫II设置在热屏装置底端的外筒和内筒之间,隔热垫II的一端与隔热层相接紧配合。本发明的特点是：有效防止钼片热反射层反射的热辐射对晶体的作用,更大程度加大了晶体的散热,提高了晶体生长速度。实现了对熔硅更强的保温,进一步降低了开炉功耗,节省了生产成本。成本低廉、容易实现。

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