Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Пиролиз кремнийсодержащих соединений
Наиболее известным методом из этой подгруппы является термическое разложение силана: SiH4 Si + 2 H2.
Другой известный способ пиролиза - разложение тетраиодида кремния, основанный на смещении равновесия реакции Si + 2I2 ó SiI4 вправо при изменении температур от 700 – 850оС (в низкотемпературной зоне реактора или отдельного реактора) и влево при температурах 1100 – 1200оС (в высокотемпературной зоне). В ряде технологических схем предусмотрена очистка SiI4 перед разложением. Рассмотрим два варианта метода. В первом используют ячейку, в кото-рой совмещены синтез и разложение SiI4. В ячейку помещают исходный кремний и вводят некоторое количество йода. Ячейку нагревают до 700 – 850 оС. При этом кремний реагирует с йодом с образованием SiI4. Последний со-прикасаясь с нитью, нагретой до 1100 – 1200 оС, разлагается с осаждением на ней кремния. По второму варианту синтез и разложение тетройодида кремния осу-ществляют отдельно, а промежуточный продукт тетройодид кремния очища-ется от примесей в дистилляционной колонне. Синтез тетройодида кремния может быть осуществлен в реакторе с ки-пящим слоем. Основой конструкции реактора является кварцевая труба, ус-тановленная вертикально в печи. Йод испаряется в стальном бойлере, обог-реваемом до 330 оС горячим маслом. Образовавшийся SiI4 поступает в кон-денсатор-испаритель, а затем в кварцевую ректификационную вакуумную колонну. Очищенным SiI4 собирают в кварцевый сборник, помещаемый в испаритель. Испаренный SiI4 направляют в аппарат разложения, состоящий из вертикальной кварцевой трубки, установленной на верхней части сборни-ка SiI4. Внутри трубки крепится кремниевый пруток, нагреваемый до 1100 оС токами высокой частоты. Выходящие от аппарата непрореагировавший SiI4 и продукт реакции йод конденсируются в вакуумном конденсаторе. Помимо возможности получения кремния высокой чистоты, йодидный метод обладает еще одним важным достоинством – сравнительно высокой безопасностью. Однако высокая стоимость йода и сложность аппаратурного оформления сдерживает его широкое распространение. Имеются также публикации о получении в опытно-промышленном масштабе кремния термическим разложением трибромсилана. Однако перспектива метода на сегодня остается неясной. В настоящее время основными химико-технологическими системами (ХТС), применяемыми всеми ведущими производителями кремния в мире являются производства, использующие трихлорсилан (78-90% всего производства кремния) и моносилан (18-20%).
Разработки технологий на основе моносилана начались в 70-х годах, когда повысился спрос на сверхчистый кремний для ИК-детекторов, и были реализованы после 1985 года фирмами Union Carbide и Komatsu Electronic Metals, Advanced Silicon Materials, MEMC Pasadena. Химико-технологические системы с использованием силана (SiH4) имеют основные отличия в способах получения силана. Рассмотрим несколько примеров. Получение поликристаллического полупроводникового кремния пиролизом SiH4. Процесс состоит из следующих основных стадий: - получение силицида магния (Mg2Si), например, сплавлением технических кремния и магния (содержание основных веществ не менее 98%) в атмосфере водорода при 550 – 600оС: 2Mg + Si = Mg2Si; - разложение силицида магния хлоридом аммония при –40 оС в среде жидкого аммиака: Mg2Si + NH4Cl = SiH4 + 2MgCl2 + 4NH3; -очистка моносилана кремния ректификацией (остаточное содержание примесей 10-7 – 10-8%); -термическое разложение (пиролиз) моносилана при 850-1000 оС: SiH4 Si + 2 H2. Необходимо отметить, что получаемый при пиролизе водород обладает высокой степенью чистоты и используется на первой стадии химико-технологического процесса или сопутствующих производствах. Функциональная схема такого производства поликристаллического по-лупроводникового кремния приведена на рис.
Функциональная схема производства поликристаллического по-лупрводникового кремния пиролизом моносилана. В схеме, показанной на рис. сырьем служат технический кремний, тетрахлорсилан(SiCl4) и водород. На первом этапе получают трихлорсилан(SiHCl3) по реакциям: Si(техн) + SiCl4 + 2Н2 = 4SiHCl3, H2 + SiCl4 = SiHCl3 + HCl. Непрореагировавший SiCl4 после очистки возвращают в реактор синтеза SiHCl3. Из трихлорсилана получают дихлорсилан: 4SiHCl3 = 2SiH2Cl2 + 2SiCl4, а затем и моносилан: 2SiH2Cl2 = SiCl4 + SiH4. Полученный на этих этапах SiCl4 выделяют, очищают и вновь используют. Силан после предварительной очисткой или без нее подвергают термическому разложению.
Моносилан может быть получен в результате комплексного использования сырья при производстве суперфосфатных удобрений. Так, при обработке фторида кальция (CaF2), содержащегося в сырье вместе с оксидом кремния, серной кислотой происходит образование тетрафторсилана (SiF4) через фторкремниевую кислоту (H2SiF6) по реакции: H2SiF6 = SiF4 + 2HF. Далее процесс получения моносилана протекает по реакции: SiF4 + NaAlH4 = SiH4 + NaAlF4. Моносилан подвергается комплексной очистке, включающей конденсацию, ректификацию. В данной схеме использован вариант гомогенного разложения очищенного моносилана с получением гранулированного крем-ния.
Функциональная схема производства поликристаллического по-лупрводникового кремния пиролизом моносилана
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 165; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.147.238.70 (0.007 с.) |