Получение кристаллического кремния

Физические свойства. Полученный указанными выше способами аморфный кремний представляет собой бурый порошок с температурой плавления 1420°С. Существует и другая аллотропная модификация кремния — кристаллический кремний. Это твердое вещество темно-серого цвета со слабым металлическим блеском, обладает тепло-и электропроводностью. Кристаллический кремний получают перекристаллизацией аморфного- кремния. Аморфный кремний является более реакционноспособным, чем химически довольно инертный кристаллический кремний. Кристаллический кремний — полупроводник, его электропроводность возрастает при освещении и нагревании. Это обусловлено строением кристаллов. Структура кристаллического кремния аналогична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом окружен тетраэдрически четырьмя другими и связан с ними ковалентной связью, хотя эта связь значительно слабее, чем между атомами углерода в алмазе. В кристалле кремния даже при обычных [c.419]

Конечным продуктом приведенных выше реакций является поли-кристаллический кремний. Для получения монокристаллов кремния и дальнейшей очистки применяют бесконтейнерную зонную плавку. В вакууме или в инертной атмосфере с помощью высокочастотного индуктора в вертикально установленном стержне кремния создается расплавленная зона, которая не растекается благодаря силам поверхностного натяжения жидкого кремния. Расплавленная зона с определенной скоростью многократно перемещается в одном и том же направлении. В результате получаются совершенные монокристаллы кремния с суммарным содержанием примесей не более 10 —10 мае. доли, %. Только бестигельная зонная очистка (1958) дала возможность кремнию стать ведущим современным полупроводниковым материалом. Дело в том, что из-за высокой температуры плавления (1414 °С) жидкий кремний реагирует с материалом контейнера (тигля, лодочки, трубок и т. д.). Поэтому для финишной очистки и получения монокристаллов кремния в принципе непри- [c.199]

Введение в кристаллический кремний примесных атомов фосфора, имеющих по пять валентных электронов, также нарушает энергетическую однородность кристалла. В этих условиях каждый атом фосфора уже при сообщении ему энергии порядка 4,4 кДж/моль способен ионизироваться, перебрасывая один из своих электронов в зону проводимости и превращаясь в положительно заряженный ион. Аналогично ведут себя в кристаллах кремния и германия примесные атомы мышьяка, сурьмы и золота, обычно называемые донорными примесями. Для получения полупроводника с определенной концентрацией носителей (электронов или дырок) необходимо, чтобы количество собственных переносчиков тока в кристалле было примерно на два порядка ниже. [c.89]

При проведении опытов контакт кремния с углеродом был исключен. Этот процесс неизбежен при выплавке кристаллического кремния, кремнистых сплавов и ферросплавов при восстановлении оксидов углеродом. Очевидно, процесс вторичного образования карбида кремния идет в печах и в значительной степени приводит к получению конечного продукта. [c.267]

Впервые кремний получен шведским ученым Берцелиусом по реакции + 4К = 51 + 4КР в виде коричневого порошка (аморфный кремний). Несколько позже стала известна другая модификация кремния — кристаллическая. В настояшее время имеется несколько способов получения кристаллического кремния. Один из них — восстановление кремния коксом по реакции [c.360]

Получение кристаллического кремния [c.237]

При накаливании в электрических печах смеси песка и кокса, взятой в другом соотношении, чем для получения кристаллического кремния, образуется соединение кремния с углеродом З С, которое называется карборунд [c.208]

Сырье. Кремний. В промышленности кристаллический кремний получают из кварца в шахтных дуговых электрических печах мощностью 2000—5000 кВА в качестве восстановителя используют древесный уголь или нефтяной кокс. На получение 1 т кремния расходуется около 1400 кВт-ч электрознергии. [c.536]

Описана методика получения спектра поверхностных гидридов, образующихся при обработке поверхности пластинки кристаллического кремния ионами водорода [72]. Спектры получены после 200 отражений при применении пластинки кремния особой формы с высоким качеством полировки отражающих поверхностей. [c.82]

Для получения гранулированного кристаллического кремния при той же производительности (1000 т (81)/г.) потребуются дополнительные затраты электроэнергии — 4000 МВт-ч, и воды — 5 м /ч (последняя также должна находиться в обороте). [c.454]

Кремний может быть получен в виде аморфного кремния, темнобурого порошка, и в виде кристаллического кремния — серо-черных кристаллов с металлическим блеском, удельным весом 2,4 и температурой плавления 1 415°. [c.183]

Трихлорсилан впервые был получен Буффом и Велером 242], а затем Фриделем и Ладенбургом [123] и Вар-реном [243] из кристаллического кремния и осушенного [c.50]

Получение элементарного кремния в лабораторных условиях можно осуществить следующим образом. В качестве исходного вещества употребляют кристаллический кусковой кварц, чистый кварцевый песок, а лучше всего сухой силикагель, в качестве восстановителя — порошкообразный металлический магний. [c.61]

На рис. 2.13 дано изображение поперечного разреза слоя кремния, подвергнутого бомбардировке ионами висмута [56]. Снимок получен в условиях просвечивающей электронной микроскопии. Переход кристаллического кремния в аморфный схематически показан на рис. 2.14 [18]. [c.40]

Кремний — важнейший материал современной техники, основа для получения полупроводниковых изделий и составная часть самых тугоплавких веществ — карбидов [16, 17, 66]. Компактный кристаллический кремний (Sil) имеет плотность 2,328 г/см . Рентгенографическая плотность обычной полупроводниковой модификации составляет 2,316 г/см . Параметр ЭЯ решетки типа а-С (см. рис. 3.7)i равен 543,07 пм (расстояние Si—Si равно 235 пм). Собственное электрическое сопротивление— 2,5-10 Ом-м. Это типичный полупроводник АЕ в диапазоне 7 = О—300 К изменяется от 1,15 до 1,08 эВ. При 300 К концентрация собственных носителей зарядов электричества ничтожно мала — 0,04 в 1 мкм . [c.63]

Предварительно каждый растворитель освобождают от следов влаги. После перемешивания турбинной мешалкой до получения гомогенного состава добавляют тщательно диспергированный кристаллический кремний—70% от массы пленки-фильтра. Суспензию оставляют набухать в течение 7 ч, после чего в нее добавляют пластификатор (диэтаноламин) в количестве 1% и 40 мин тщательно ее перемешивают. Полученную суспензию с вязкостью 50— 55 с выливают в резервуар щелевой фильеры и формуют пленку, равномерно перемещая фильеру по никелированной поверхности. Фильтр высушивают при комнатной температуре. Подробные сведения о методике изготовления фильтров из различных элементов или их окислов, а также их характеристики приведены в работах [38, 42]. [c.52]

Древесный уголь широко применяется в народном хозяйстве, в частности как металлургическое топливо и химический реагент в производстве ферросплавов и в цветной металлургии, для получения кристаллического кремния, для выработки се роуглерода, для производства активных углей, для производ ства электродов, как катализатор в контактных процессах цля изготовления карбюризатора и др Мелкий уголь (фракция [c.54]

В большинстве расплавленных металлов, например в алюминии, кремний растворяется, не соединяясь с ними, и выделяется при охлаждении расплава в виде кристаллов. Так и был впервые получен кристаллический кремний Сен-Клер Дэвиллем, при этом совершенно случайно. Сен-Клер Дэвилль добивался получения алюминия и успешно получил его но исходный препарат оказался загрязненным соединениями кремния. Кремний выделился вместе с алюминием, растворился в нем, [c.415]

Получение свободного кремния рассмотрено в задаче № 80. Напомним, что кремний в виде простого вещества образует две аллотропные- модификации кристаллический кремний и, аморфнбсй кремний. [c.309]

Кристаллические кремний и германий образуют твердые растворы замещения с очень ограниченным числом атомов sp-элементов IIIA и VA подгрупп, что приводит к появлению различных типов проводимости в таких полупроводниках. Этим пользуются для получения р—п-переходов, что имеет громадное практическое значение (см. гл. IX). [c.142]

При повышении температуры равновесие смешается в сторону процесса, сопровождаемого поглощением теплоты (эндотермический процесс ускоряется сильнее, чем экзотермический) это способствует накоплению тех веществ, которые образуются с Д/У>0. С понижением температуры равновесие смещается в сторону экзотермического процесса, для которого ДЯ<0. Если для реакции, идущей в прямом направлении, ДЯ>0, то константа равновесия увеличивается с возрастанием температуры. Как видно, направление смещения равновесия определяется знаком АН чем больше АН, тем значительнее влияние температуры. Для практики это имеет большое значение. Например, при получении кремния для полупроводниковых приборов субхлоридным методом используется эндотермическая реакция 251С12(г) (т) + + 51С14(г). При повышении температуры до 800—1000°С равновесие сдвигается вправо и образуется кристаллический кремний более чистый, чем исходный, из которого получался ЗЮЬ. [c.35]

Полученное в результате фотолитографии рельефное изображение щаблона в слое резиста (негативное или позитивное), нанесенного на слой диоксида нли нитрида кремния, находящийся на кремнии, служит защитной маской при вытравливании этих диэлектриков до кремния в эти окна при последующих операциях идет диффузия примесей в кремний. При этом получают требуемые характеристики отдельных транзисторов и схемы в целом. Больщая интегральная схема содержит десятки тысяч транзисторных элементов, соединенных проводниками алюминием или поли-кристаллическим кремнием с высоким содержанием примесей. Для образования сложной интегральной схемы литографический процесс надо проводить несколько раз, при этом каждый элемент схемы должен быть воспроизведен с требуемой точностью [4]. [c.11]

Электронно-микроскопические исследования показывают, что частицы, сходные в морфологическом отношении с червеобразными частицами купрена и сажи из окиси углерода, образуются и в других случаях. Немечек и Гофманн [116, 117] обнаружили, что при получении окиси кремния термической обработкой в вакууме смеси кварца и металлического кремния образуется побочный продукт, состояш ий из тонких нитей и спиралей (см. фото 13). В некоторых препаратах были обнаружены даже полые волокна, напоминающие капилляры диаметром 300—700 A. Структурные [118] и химические исследования позволили установить, что свежеполучепный продукт является кристаллической окисью кремния, которая иод действием следов паров воды переходит в аморфное состояние. Кроме того, в волокнах содержится несколько ироцентов кремния. Гельд и Попе.ть [119] показали присутствие нитевидных частиц в синтетических препаратах окиси кремния, полученных быстрым охлаждением паров. Образующаяся при этом метастабильная окись кремния в структурном отношении близка к стеклам и содержит небольшое количество диспергированного кремния. [c.235]

Кристаллический кремний, выплавляемый в соответствии с ГОСТ 2169- 69 (табл. П-34), применяют для получения кремниймедных сплавов, синтетического силумина и других сплавов на основе алюминия и кремния, кремнистых бронз, кремнийорганических соединений, а также для раскисления специальных сплавов на нежелезной основе. Высшие сорта кремния являются исходным сырьем для производства кремния особой чистоты [22]. [c.68]

Оптимальным сочетанием и последовательным введением Р. в металл добиваются получения легкоплавких продуктов раскисления. Жидкие продукты раскисления коалесцируют (сливаются) со значительно большей скоростью, чем коагулируют (слипаются, спекаются) твердые, что предопределяет возможность относительно быстрого отделения их в шлаковую фазу. Чаще всего для раскисления стали используют ферросплавы и алюминий. Находит применение марганец — не только в виде сплава с железом — ферромарганца или сплава с кремнием — силикомар-ганца, но и в виде металлического марганца (88,0—99,95% Мп и 0,15— 0,02% С). Кроме того, Р. служат кристаллический кремний и ферросилиций шести марок с содержанием (нижний предел) 18, 25, 45, 65, 75 и 90% 81. Кремний является составной частью силикокальция, силико-хрома и др. ферросплавов. Большое распространение получили комплексные Р.— сплавы, в состав которых входят два пли больше активных рас-кислителя. Их назначение — болео [c.284]

Свободный кремний получается в аморфном и кристаллическом состояниях. Аморфный кремний получается, подобно алюминию, при разложении натрием кремнефтористого натрия Ма - 51р -1-4На = бЫаР-1-5 . Обрабатывая полученную массу водою, извлекают фтористый натрий, а в остатке получается бурый порошкообразный кремний, который, для освобождения от могущего образоваться кремнезема, обрабатывают плавиковою кислотою. Порошок аморфного кремния не блестящ, при накаливании легко воспламеняется, но сгорает не вполне он плавится при очень сильном накаливании и напоминает уголь [465]. Кристаллический кремний получается, подобно аморфному, но только при замене натрия алюминием ЗЫа"31Р 4-4А1 = 6NaP -р 4А1Р 35 . Другая часть алюминия, оставаясь в металлическом состоянии, растворяет кремний и выделяет его при охлаждении в кристаллическом виде. Избыток алюминия после сплавления удаляется посредством соляной кислоты пред обработкою плавиковою кислотою.. Кремнезем 510 в жару электрической печи легко восстановляется карбидом кальция СаС , и тогда кремний получается в сплавленном состоянии. В жару доменных печей, где получается чугун, кремний восстановляется и входит в состав чугуна, потому что способен давать с железом сплавы, подобные чугуну. Наилучшие кристаллы кремния получаются при растворении его в расплавленном цинке. Смешивают 15 ч. кремнефтористого натрия, 20 ч. цинка и 4 ч. натрия, и эту смесь бросают в сильно накаленный тигель, а поверх смеси всыпают прокаленной поваренной соли когда масса расплавится, ее перемешивают, охлаждают, обрабатывают соляною кислотою и потом промывают азотною. Кремний, в особенности кристаллический, как графит и уголь, нисколько не действует на упомянутые кислоты. Он образует черные, сильно блестящие, правильные октаэдры, уд. веса 2,49, плохо проводящие электричество и неспособные загораться даже [c.135]

Джонсон и Эймик [45] получили волокнистые монокристаллы кремния при реакции паров Si l4, разбавленного аргоном или водородом, с парами цинка при температуре 800—1000°. Полученные коричневые волокна кремния исследовались с помощью электронного микроскопа. Эти волокна содержали включения цинка, окиси цинка и хлористого цинка. Металлический и хлористый цинк удалялись испарением в вакууме при температуре 1000°. Каждое волокно диаметром около 1 мк и длиной до 10 мм оказалось монокристаллом кремния. Через пять месяцев в полученном препарате при изучении поверхности уже не было обнаружено кристаллического кремния, что указанные авторы объяснили воздействием электронов. Химически мало активный, но тонкодисперсный кремний получается при разложении SvO, нагретого до температуры 1600—1700° [373]. [c.10]

Алюмосиликаты. Сюда относятся природные минералы, их синтетические аналоги и алюмосиликаты. Описаны способы получения алюмосиликатов методом осаждения из растворов силиката натрия и солей алюминия, сплавлением или спеканием солей алюминия и кремния со щелочью (или спеканием дешевого алюмоси-ликатного сырья, например, с карбонатами щелочных металлов) [147, 189]. Для получения кристаллических цеолитов и полевых шпатов широкое промышленное применение получил гидротермальный синтез [190, 191]. [c.173]

Кристаллический кремний и алмаз похожи тем, что они очень твердые. 2. Мы попытались сконцентрировать раствор кипячением при обычном давлении. 3. Вода для мытья не должна содержать веществ, реагирующих с мылом. 4. Фосфор существует в нескольких аллотропных фэрмах, причем только две из них представляют общий интерес. 5. Нагревая смесь, мы получили совершенно новое вещество. 6. То, что его опыт был успешным (to be а su ess), явилось результатом его упорной работы. 7. Одним из способов получения кремния является восстановление окиси углерода в электрической печи. 8. Изменение объема газа изменяет его концентрацию. [c.26]

Элементарный кремний, полученный в результате вышеописанных реакций, представляет собой высокодиоперсный порошок темно-бурого цвета. Рентгенографическое исследование обнаруживает в нем кристаллическую структуру. Для получения крупнокристаллического кремния было предложено несколько методов. Приведем здесь наиболее важные. Так, крупнокристаллический кремний можно получить, воостанавливая креМ(Нефтористый калий металлическим натрием в присутствии цинка. Кремний образует при этом кристаллы игольчатой формы, а остаточный цинк удаляют соляной кислотой затем кремний очищают последовательным кипячением в азотной и плавиковой кислотах. Крупнокристаллический кремний можно также получить, восстанавливая ремнефтористый калий металлическим алюминием. Реакция протекает достаточно полно, 12 [c.12]

История его получения прекрасно иллюстрирует сказанноевыше о роли неполадок в ходе печей для производства карбида кремния как стимула к получению новых продуктов высокотемпературных реакций. При одной из кампаний печи в результате неравномерного оседания шихты сердечник оказался смещенным, что привело к образованию местных больших переходных сопротивлений, явившихся очагами горячих зон, в которых развиваются весьма высокие температуры. Ток обошел проводящий сердечник и нашел новый путь по подине печи. Когда печь после этого была разгружена, в ней оказалось весьма мало карбида кремния, но зато очень много сплавленных кирпичей и набойки, пронизанных крупными корольками и слитками темного металлического продукта с голубовато-серебристым отблеском, который легко был определен как элементарный кристаллический кремний, ныне обычно именуемый металлическим кремнием. [c.171]

Полученный слиток кремния или германия обычно является поликристалли-ческим. Однако если вызывать кристаллизацию расплавленного вещества моно-кристаллической затравкой, то можно получить кремний и германий в виде монокристалла. Для получения монокристаллов методом вытягивания из расплава применяют специальные вакуумные печи с электрическим или индукционным обогревом (рис. 66). Германий плавят в кварцевом тигле 1, вращающемся вокруг своей оси. В расплав опускают на стержне затравку германия. Она вращается в противоположную сторону. Температура расплавленного германия поддерживается на несколько градусов выше, а затравки (за счет охлаждения стержня) — на несколько градусов ниже температуры плавления германия. Поэтому при постепенном автоматическом поднимании [c.177]

Технические кремний и марганец, содержащие относительно большое количество окислов, реагируют по уравнениям (1) и (2) не количественно, при этом выделяются значительные количества меди 65—80% от количеств, рассчитанных по этим уравнениям. Можно было предположить, что в случае полного отсутствия окислов в кремнии и марганце реакция цементации меди должна протекать количественно. Это предположение частично подтвердилось экспериментально. Так, технический кремний, содержащий относительно много окислов, выделил лишь 65,4% меди по отношению к теоретически рассчитанному количеству. Этот же кремний. после обработки его фтористоводородной кислотой в которой растворилась большая часть окислов, выделил уже 72,0% меди. Кремний особой чистоты, содержащий не более 0,03% кислорода, выделил 81,1% меди едва ли присутствие 0,03% кислорода могло снизить почти на 20% количество выделившейся меди. Можно было предположить, что одной из причин получения заниженных результатов являлось сосуществование в решетке кристаллического кремния связей ковалентного и металлического характера, что могло обусловить течение реакций диспронорционироваиия, например [c.166]

В чистом виде кремний может быть получен как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии. Кристаллический кремний иолучают в промышленности накаливанием смеси кремнезема З10.з с углем в электрических печах. При этом происходит восстаповлоние кремния углеродом [c.207]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология