Химия - Поликристаллический кремний - Методы получения

01 марта 2011


Оглавление:
1. Поликристаллический кремний
2. Производство
3. Внешний вид и качество
4. Методы получения

Традиционно поликристаллический кремний получают из технического кремния путём перевода его в летучие силаны с последующими разделением образующихся силанов, ректификационной очисткой выбранного силана и восстановлением силана до металлического кремния.

Изначально при промышленном производстве поликремния использовались хлорсиланы. На 2011 год технологии на основе трихлорсилана остаются доминирующими. Идущие на смену хлорсилановым, фторсилановые технологии считаются более дешёвыми, но менее экологичными.

Для восстановления кремния в технологиях, использующих трихлорсилан, в основном применяется Сименс-процесс: в протоке реакционной парогазовой смеси силанов и водорода на поверхности нагретых до 650—1300С кремниевых стержней происходит восстановление силана и осаждение свободного кремния. Температурный режим существенно зависит от особенностей конструкции реактора и технологии. За счёт высокой температуры стержней освобождающиеся атомы кремния сразу встраиваются в кристаллическую решётку образуя кристаллы дендритной структуры. Образующиеся в ходе реакции газообразные продукты уносятся протоком непрореагировавшей парогазовой смеси и после очистки и разделения могут быть использованы повторно.

Стадии получения поликремния в Сименс-процессе:

Синтез трихлорсилана методом низкотемпературного каталитического гидрирования четыреххлористого кремния:

3SiCl₄ + 2H₂ +Siмет. ↔ 4SiHCl₃

Четыреххлористый кремний преобразуется в трихлорсилан с использованием рецикла образующихся побочных кремнийсодержащих веществ, что снижает себестоимость и устраняет экологические проблемы:

2SiHCl₃ ↔ SiH₂Cl₂ + SiCl₄

2SiH₂Cl₂ ↔ SiH₃Cl + SiHCl₃

2SiH₃Cl ↔ SiH₄ + SiH₂Cl₂

SiH₄ ↔ Si + 2H₂

Выделяющийся при этом водород можно использовать многократно.

EPC Company Group предложила EPC-SCHMID технологию, основанную на диспропорционировании хлорсиланов, очистке и последующем пиролизе моносилана. По уверениям разработчиков по энергоёмкости и материалоёмкости технология выигрывает примерно по 30 % по сравнению с традиционным Сименс-процессом и обеспечивает выход годного продукта на уровне 80% при дополнительной очистке поликремния от бора.

Известны, но пока не получили широкого применения методы получения поликристаллического кремния через аморфную фазу методами гидролиза силанов а также восстановления силанов в плазме ВЧ и СВЧ разрядов в связи с легкой загрязняемостью и сложностью перевода аморфного кремния в кристаллическую фазу. Развиваются Сименс-технологии, например, с использованием белков, полимеров и т. п.

Просмотров: 5941

<<< Кристаллический кремний

Лантаноидное сжатие >>>