Химия - Кристаллический кремний

01 марта 2011


Оглавление:
1. Кристаллический кремний
2. Монокристаллический кремний
3. Мультикремний
4. Применение



это основная форма, в которой используется кремний при производстве фотоэлектрических преобразователей и твердотельных электронных приборов методами планарной технологии. Активно развивается использование кремния в виде тонких плёнок кристаллической и аморфной структуры на различных подложках.

Виды кристаллического кремния

Поликристаллический кремний, полученный с помощью Сименс-метода

В зависимости от предназначения различают:

1. Кремний электронного качества — наиболее качественный кремний с содержанием кремния свыше 99,999 % по весу, более высокими показателями по времени жизни, используемый для производства твердотельных электронных приборов, микросхем и т. п. Удельное электрическое сопротивление кремния электронного качества может находиться в интервале примерно от 0,001 до 150 Ом·см, но при этом величина сопротивления должна быть обеспечена исключительно заданной примесью т. е. попадание в кристалл других примесей, хотя бы и обеспечивающих заданное удельное электрическое сопротивление, как правило, недопустимо. Основная масса кристаллов кремния электронного качества является т.н. "бездислокационными кристаллами", т. е. плотность дислокаций в них не превышает 10 см, однако, в некоторых случаях, для изготовления электронных приборов также применяются слитки с двойниковой или даже поликристаллической структурой.

2. Кремний солнечного качества — кремний с содержанием кремния свыше 99,99 % по весу, со средними значениями времени жизни неравновесных носителей и удельного электросопротивления, используемый для производства фотоэлектрических преобразователей;

3. Технический кремний — блоки кремния поликристаллической структуры, полученного методом карботермического восстановления из чистого кварцевого песка; содержит 98 % кремния, основная примесь — углерод, отличается высоким содержанием легирующих элементов — бора, фосфора, алюминия; в основном используется для получения поликристаллического кремния; в 2006—2009 гг. в связи с дефицитом кремниевого сырья солнечного качества предпринимались попытки использования этого материала для производства кристаллического кремния солнечного качества: для этого производилась доочистка технического кремния путём дробления по межкристаллитным границам и стравливания примесей, концентрирующихся на границах, затем производилась перекристаллизация одним из вышеупомянутых способов).


В зависимости от способа перекристаллизации различают:

1. кремний монокристаллический — цилиндрические слитки кремния моно- и поликристаллической структуры с диаметром до 400 мм, полученные методом Чохральского;

2. кремний монокристаллический бестигельный — цилиндрические слитки кремния монокристалической структуры с диаметром до 150 мм, полученные методом бестигельной зонной плавки;

3. мультикремний — прямоугольные блоки кремния поликристаллической структуры с размерами до 1000х1000х600мм, полученные методом направленной кристаллизации в контейнере;

4. профилированные кремниевые кристаллы поликристаллической структуры в виде полых труб или полых многогранных призм, кремниевые ленты дендритной структуры с шириной до 30 мм, полученные методом Чохральского или методом Степанова;

5. кремниевые прутки поликристаллической структуры с диаметром до 5 мм, полученные методом непрерывного литья через фильеры на воздухе — ранее использовались как нагреваемые подложки для осаждения кремния при получении кремния поликристаллического методом Сименса, потеряли актуальность из-за малой производительности и высокой стоимости производства;

6. кремниевый скрап — обрезки, обломки и другие чистые отходы производства кремния описанными выше методами без следов окисления, вплавленных частей тигля либо футеровки — в свою очередь может быть разделён на подгруппы в зависимости от происхождения — используется в качестве оборотного сырья при производстве кристаллического кремния;

7. umg-скрап - металлургически очищенный технический кремний - это технический кремний подвергнутый доочистке путём взаимодействия кремниевого расплава с другими веществами и последующей направленной кристаллизации и последующим удалением зоны концентрирования загрязнений;

8. Pot-скрап — осколки, обрезки и другие отходы производства кристаллического кремния описанными выше способами с остатками тиглей либо футеровки, следами окисления, шлака — как правило это также та область, куда при кристаллизации оттеснялись примеси — наиболее грязный кремний — в свою очередь может быть разделён на подгруппы в зависимости от происхождения — после очистки от вкраплений посторонних веществ может использоваться как добавка к оборотному сырью при получении марок кремния с пониженными требованиями к качеству.


Кремний монокристаллический бестигельный производится только электронного качества. Мультикремний производится только солнечного качества. Монокристаллический кремний, трубы и ленты получаемые методом Чохральского могут быть как электронного, так и солнечного качества.



Просмотров: 5925


<<< Кремний на изоляторе
Поликристаллический кремний >>>