金属の純度はその不純物に比例します

公開日:2020-09-18

金属の純度とは、不純物に対して相対的に定義されるものであり、広義には化学的不純物(元素)と物理的不純物(結晶欠陥)が含まれる。物理的不純物とは主に歪みや空位などを指し、化学的不純物とは基体以外の原子が置換または充填などの形で混入していることを意味する。しかし、金属の純度が非常に高い水準(例えば9N以上の金属)に達した場合にのみ、物理的不純物という概念は意味を持つ。そのため、生産現場では一般的に化学的不純物の含有量を金属の純度評価の基準として用い、主金属から不純物の総含有量を差し引いた割合で表す。この値は通常「N」(nineの頭文字)で表され、99.9999%は6N、99.99999%は7Nと記述される。

現在、高純度金属の純度表示方法には主に2種類がある。1つは材料の用途によって示すもので、「スペクトル純」「電子級純」などである。もう1つは特定の特性に基づいて示すもので、半導体材料ではキャリア濃度(つまり1立方センチメートルの基体元素中に電気伝導作用を持つ不純物の数)を用いる。一方、金属の純度は主に残り抵抗率(RRR)および純度レベル(R)で表される。

材料加工技術の進歩に伴い、金属の純度は着実に向上しているが、絶対に純度の高い金属を製造することは不可能である。「高純度」と「超純度」は相対的な意味を持ち、技術的に達成された基準を指す。科学技術の発展により、「高純度」と「超純度」の基準も次第に高められている。過去には高純度金属の不純物はppm(百万分の1)程度であったが、超純度半導体材料ではppb(十億分の1)程度とされていた。現在では、ppb(十億分の1)やppt(一兆分の1)といったレベルまで進化している。また、各種金属の精製難易度も異なり、半導体材料では9N以上を高純度と見なすが、難融金属では6Nに達した時点ですでに超高純度に該当する。

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