多晶硅生產(chǎn)工藝和反應(yīng)原理講解課件-在線瀏覽
2025-08-03 01:40本頁面
【正文】 第二節(jié)多晶硅應(yīng)用多晶硅。～。沸點2355℃。硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂。常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，但微量的雜質(zhì)即可大大影響其導(dǎo)電性。由干燥硅粉與干燥氯化氫氣體在一定條件下氯化，再經(jīng)冷凝、精餾、還原而得。熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。例如，在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面，遠不如單晶硅明顯；在電學(xué)性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導(dǎo)電性。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別，但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類型和電阻率等。 制作電力電子器件 電力電子技術(shù)是實現(xiàn)電力管理，提高電功效率的關(guān)鍵技術(shù)。電力電子器件包括普通晶閘管(SCR)、電力晶體管GTR、GTO以及第三代新型電力電子器件——功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)以及功率集成電路(PIC)等，廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、靜止無功補償、電力機車牽引、交直流電力傳動、電解、勵磁、電加熱、高性能交直流電源等電力系統(tǒng)和電氣工程中。 制作高效率太陽能光伏電池 太陽能目前已經(jīng)成為最受關(guān)注的綠色能源產(chǎn)業(yè)。這些措施極大地促進了太陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 晶體硅是目前應(yīng)用最成熟，最廣泛的太陽能電池材料，占光伏產(chǎn)業(yè)的85%以上。這項新技術(shù)將會極大地擴展區(qū)熔硅單晶的市場空間。 制作射頻器件和微電子機械系統(tǒng)（MEMS） 區(qū)熔單晶還可以用來制作部分分立器件。這也是區(qū)熔單晶的又一個新興的市場機會。高純的區(qū)熔硅單晶是制作各種探測器、傳感器的關(guān)鍵原材料，其市場增長趨勢也很明顯。砂石中含有的大量二氧化硅，也是玻璃和水泥的主要原料。%，在所有的元素中居第二位，地殼中含量最多的元素氧和硅結(jié)合形成的二氧化硅SiO2，占地殼總質(zhì)量的87%。如果說碳是組成生物界的主要元素，那么，硅就是構(gòu)成地球上礦物界的主要元素。硅，真是遍布世界，俯拾即是的元素。. 硅的物理性質(zhì)硅有晶態(tài)和無定形兩種同素異形體。晶態(tài)硅的熔點1410℃，沸點2355℃，～ g/cm3，莫氏硬度為7。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面，多晶硅均不如單晶硅。也是太陽能電池片以及光伏發(fā)電的基礎(chǔ)材料。大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必須達到九個9。單晶硅是電子計算機、自動控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。. 硅的化學(xué)性質(zhì)硅在常溫下不活潑，其主要的化學(xué)性質(zhì)如下：（1） 與非金屬作用常溫下Si只能與F2反應(yīng)，在F2中瞬間燃燒，生成SiF4。. 硅的用途（1） 高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。將陶瓷和金屬混合燒結(jié)，制成金屬陶瓷復(fù)合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點，又彌補了兩者的先天缺陷。（3） 光導(dǎo)纖維通信，最新的現(xiàn)代通信手段。光纖通信容量高，一根頭發(fā)絲那么細的玻璃纖維，可以同時傳輸256路電話，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽，具有高度的保密性。（4） 性能優(yōu)異的硅有機化合物。在地下鐵道四壁噴涂有機硅，可以一勞永逸地解決滲水問題。天安門廣場上的人民英雄紀念碑，便是經(jīng)過有機硅塑料處理表面的，因此永遠潔白、清新。硅油，是一種很好的潤滑劑，由于它的粘度受溫度變化的影響小，流動性好，蒸氣壓低，在高溫或寒冷的環(huán)境中都能使用。. 硅的制備工業(yè)上用焦炭在電爐中將石英砂還原，先得到粗Si:然后，將粗Si再轉(zhuǎn)變成化合物提純，再還原成高純度硅，或者采用物理冶煉的方法得到高純硅，這將在以后論述。硅的氫化物中最具有代表性的是甲硅烷SiH4。其分子結(jié)構(gòu)類似于甲烷。Si由于有空的d軌道可以在反應(yīng)中被利用，所以SiH4可以水解，比CH4活潑等得多。硅的純度越高，大規(guī)模集成電路的性能就越好。在常溫下，純凈的SiHClSiCl4是無色透明的易揮發(fā)液體。mol2689液體密度，g / cm310氣體密度，g / cm311比熱，kcal / kg℃氣態(tài)液態(tài)氣態(tài)12潛熱，kcal / kg（2） 氯硅烷的化學(xué)性質(zhì)1）易水解、潮解，在空氣中強烈發(fā)煙 易水解、潮解：SiCl4 +（ n+2）H2O → SiO2 nH2O + 3HCl三氯氫硅的蒸汽燃燒時，具有天蘭色火焰，氧在不足的情況下產(chǎn)生濃的白煙。3）SiHCl3易著火，發(fā)火點28℃，燃燒時產(chǎn)生HCl 和 Cl2，著火點為220℃。5）其蒸汽具有弱毒性，與無水醋酸及二氮乙烯的毒性程度極為相同。因為它容易制得，解決了原料問題，容易還原成單質(zhì)硅，沉積速度塊，解決了產(chǎn)量問題，它的沸點低，化學(xué)結(jié)構(gòu)的弱極性，使得容易提純，產(chǎn)品質(zhì)量高，利用它對金屬得穩(wěn)定性，在生產(chǎn)中常用不銹鋼作為材質(zhì)。原理如下： 2HCl + 2NH4OH → 2NH4Cl + H2O第四節(jié) 主要工序生產(chǎn)方法及反應(yīng)原理如下1 H2制備與凈化在電解槽內(nèi)經(jīng)電解脫鹽水制得氫氣。生成的HCl含有少量的水份，需分離除去，由于水份與HCl之間不是一種簡單混合物的形式存在，而是一種化合親合狀態(tài)，若用硅膠作吸附劑來進行分離則效果不好，采用冷凍脫水干燥的方法來除去HCl中水份效果較好。當強光照射或加熱時，氯和氫立即反應(yīng)并發(fā)生爆炸。γ），使氯分子離解為活化的氯原子（以*表示）：Cl2 ＋ ｈCl2緩沖缸 HCl 合 成 爐液氯瓶一組冷凝器二組冷凝器HCl緩沖缸SiHCl3沸騰爐凈化后的H2H2緩沖缸3 SiHCl3合成三氯氫硅制備原理沸騰床中硅粉和氯化氫按下列反應(yīng)生成Si
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