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文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2022-10-13 10:29:00【 】

 

 

在高纯硅的制备方法中,热分解法sih4具有广阔的应用前景。该方法的整个过程可分为三个部分:sih4的合成、提纯和热分解。

(1) sih4的合成

桂花镁热分解制备sih4是工业上广泛使用的方法。硅化镁(mg2si)是由硅粉和镁粉在500~550℃的氢气(真空或氩气)中混合而成。反应式如下:

2mg si=mg2si

然后硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应生成sih4。

mg2si 4nh4cl=sih4↑ 2mgcl2 4nh3↑

液氨不仅是介质,还提供低温环境。通过这种方法获得的sih4相对纯净,但在实际生产中仍然存在未受影响的镁,因此会发生以下副反应:

mg 2nh4cl=mgcl2 2nh3 h2↑

因此,产生的sih4气体通常与氢混合。

制造氯化铵时使用的氯化铵必须是干燥的,否则硅化镁与水相互作用产生的产品不是sih4,而是氢,其反应式如下:

2mg2si 8 nh4cl h2o=4 mgcl2 si2h2o3 8 nh3↑ 6 h2↑

由于sih4在空气中易燃,在高浓度下容易爆炸,因此整个系统必须与氧气隔离,不得与外部空气接触。

(2) sih4的提纯

sih4在室温下处于气态。一般来说,气体清洁比液体和固体更容易。由于sih4的形成温度较低,大多数金属食品在如此低的温度下不容易形成挥发性氢化物,即使它们能够形成,但由于其沸点较高,很难与sih4一起蒸发,因此sih4在生成过程中被冷却一次,有效地去除杂质,不产生挥发性氢化物。

sih4在液氨中进行。在低温下,乙烷(b2h6)和液氨形成的非挥发性络合物(b2h6-2nh3)被去除,因此生成的sih4不是硼杂质,这是sih4方法的优点之一。然而,sih4还含有氨、氢、微量磷化氢(ph3)、硫化氢(h2s)、砷化氢(ash3)、锑化物(sbh3),甲烷(ch4)、水和其他杂质。由于sih4的沸点与它们的沸点相差很大,因此可以通过低温液化去除水和氨,通过蒸馏去除其他杂质。此外,还可以使用吸附法、预热法分解法(因为除sih4外,其他杂质氢化物气体的分解温度低于380℃,sih4可以分解高达600℃,所以将预热炉的温度控制在380℃左右可以分解杂质氢化物,达到提纯sih4的目的),或者几种方法可以结合起来达到清洁的目的。

(3) sih4的热分解

sih4气体被送入sih4分解炉。在800~900℃的加热硅芯上,sih4分解并沉积高纯度多晶硅。反应式如下:sih4=si 2h2↑

sih4热分解法具有以下优点:

① 在分解过程中,不添加还原剂,因此还原剂不会变色。

② sih4纯度高。在sih4合成过程中,金属杂质被有效去除。特别有价值的是,氨对硼氢化合物有很强的络合作用,可以去除最难从硅中分离出的有害杂质硼。然后,还可以使用对磷化氢、砷、硫化氢和硼烷等杂质具有高吸附能力的分子筛纯化sih4,以获得高纯度产品,这是sih4方法的另一个突出优点。

③ sih4的分解温度一般为800~900℃,远低于其他方法,因此高温蒸发或扩散引入的杂质很少。同时,sih4的分解产物无腐蚀性,可防止设备腐蚀和腐蚀对硅的污染。然而,四氯化硅或三氯氢硅的氢还原会产生高度腐蚀性的氯化氢气体。

 

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