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多晶硅生产工艺

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系统吹扫、置换方案的培训 内容提纲 ? 多晶产业现状 ? 硅及其硅的氯化物的简介 ? 目前世界上几种主要的多晶硅生产工艺简介 ? 改良西门子法介绍 ? 改良西门子法的工艺流程 ? 改良西门子法中的核心技术 ?多晶硅下游产品简介 多晶产业现状 太阳能电池市场现状 ? 煤炭和石油是两大不可再生能源。上个世纪发生 的两次石油危机,一方面是对世界经济的极大冲击, 但同时也是一次机遇,再加上保护环境,开发绿色能 源、替代能源,已被人们预测为改变我们未来10年生 活的十大新科技之一。在未来10年内,风力、阳光、 地热等替代能源可望供应全世界所需能源的30%。 ? 由于太阳能发电具有充分的清洁性、绝对的安全 性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护 性等其它常规能源所不具备的优点,所以光伏能源被 认为是二十一世纪最重要的新能源。 硅及其硅的氯化物的简介 一、硅的简介 硅,1823年发现,为世界上第二最丰富的元素—— 占水地泥壳的四主分要之原一料,,砂纯石硅中则含用有在大电量子的元件SiO上2,,也譬是如玻启璃动和人 造卫星一切仪器的太阳能电池,便用得上它。 硅,由于它的一些良好性能和丰富的资源,自一九 五三年作为整流二极管元件问世以来,随着硅纯度的不 断提高,目前已发展成为电子工业及太阳能产业中应用 最广泛的材料。 多晶硅的最终用途主要是用于生产集成电路、分 立器件和太阳能电*脑稀 硅及其硅的氯化物的简介 1.硅的物理性质 ? 硅有晶态和无定形两种同素异形体,晶态硅又分为单晶 硅和多晶硅,它们均具有金刚石晶格,晶体硬而脆,具有金 属光泽,能导电,但导电率不及金属,具有半导体性质,晶 态硅的熔点1416±4℃,沸点3145℃,密度2.33 g/cm3,莫 氏硬度为7。 ? 单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,硅 原子以金刚石晶格排列为单一晶核,晶面取向相同的晶粒, 则形成单晶硅,如果当这些晶核长成晶面取向不同的晶粒, 则形成多晶硅,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质 方面。 ? 一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上,大规模集 成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。 硅及其硅的氯化物的简介 2.硅的化学性质 硅在常温下不活泼,其主要的化学性质如下: ? 与非金属作用 常温下Si只能与F2反应,在F2中瞬间燃烧,生成SiF4。 Si + 2F2 = SiF4 加热时,能与其它卤素反应生成卤化硅,与氧气生成SiO2。 Si + 2X2 = SiX4 (X=Cl,Br,I) Si + O2 = SiO2 在高温下,硅与碳、氮、硫等非金属单质化合,分别生成 碳化硅SiC,氮化硅Si3N4,和硫化硅SiS2等。 硅及其硅的氯化物的简介 ? 与酸作用 硅在含氧酸中被钝化,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成SiF4或 H2SiF6(偏硅酸△ )。 Si + 4HF SiF4 + 2H2 Si + 4HNO3 + 6HF = H2SiF6 + 4NO2 + 4H2O ? 与碱作用 无定形硅能与碱猛烈反应生成可溶性硅酸盐,并放出氢气。 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑ ? 与金属作用 硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合,生成相应的金属硅 化物。 硅及其硅的氯化物的简介 二、硅的氯化物 卤价化化硅合物的物C氯F,4化和溶物C沸C主点l4要相都介似比绍,较S都低iC是,l4四、挥面S发iH体性C的也l3等非比,极较它性大们分,和子易碳,于用的共 蒸馏的方法提纯它们。 液在体常。温下,纯净的SiCl4、SiHCl3是无色透明的易挥发 1.氯硅烷的物理性质 ? 在体,常温SiH下C,l3纯比净SiC的l4S具iC有l4更、强SiH的C刺l3鼻是气无味色。透明挥发性的液 ? SiCl4:沸点为57.6℃,分子量170,液体密度1.47 g/cm3 ? Sg/icHmC3l3 : 沸 点 为 31.8℃ , 分 子 量 135.45 , 液 体 密 度 1.32 硅及其硅的氯化物的简介 2.化学性质 a.易水解、潮解,在空气中强烈发烟 易水解、潮解: SiCl4 + (n+2)H2O → SiO2·nH2O + 4HCl SiHCl3 + nH2O → SiO2·nH2O + 3HCl b.易挥发、易汽化、易制备、易还原。 c. 着SiH火C点l3为易2着20火℃,。发火点28℃,燃烧时产生HCl和Cl2, d.对金属极为稳定,甚至对金属钠也不起反应。 e.其蒸汽具有弱毒性,与无水醋酸及二氮乙烯的毒性程度 极为相同。 硅及其硅的氯化物的简介 SiHCl3 的应S用iH和C迅l3还速原发制展备。超因纯为硅它的容方易法制,得在,生解产决中了被原广料泛问 题,容易还原呈单质硅,沉积速度快,解决了产量问 题,它的沸点低,化学结构的弱极性,使得容易提纯, 产品质量高,利用它对金属的稳定性,在生产中常用 不锈钢作为材质。但有较大的爆炸危险,因此在操作 过程中应保持设备的干燥和管道的密封性,如果发现 微量漏气,而不知道在什么地方时,可用浸有氨水的 棉球接*待查处,若有浓厚白色烟雾就可以断定漏气 的地方。 原理如下: 2HCl + 2NH4OH → 2NH4Cl + H2O 多晶硅简介 ? 多晶硅 polycrystalline silicon ? 性质:灰色金属光泽。 密度:2.32~2.34g/cm3。 熔点:1410℃。 沸点:2355℃。 ? 溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。 ? 硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。 ? 加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。 ? 常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔 融状态下,具有较大的化学活泼性,能与几乎任何材 料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体 材料,但微量的杂质即可



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