«КРЕМНИЙ З ПІСКУ» – ЕТАП РОЗВИТКУ ТЕХНОЛОГІЇ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО КРЕМНІЮ: ДОСВІД І ПЕРСПЕКТИВИ

Тетяна Володимирівна Критська, Євгеній Васильович Баженов
{"title":"«КРЕМНИЙ З ПІСКУ» – ЕТАП РОЗВИТКУ ТЕХНОЛОГІЇ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО КРЕМНІЮ: ДОСВІД І ПЕРСПЕКТИВИ","authors":"Тетяна Володимирівна Критська, Євгеній Васильович Баженов","doi":"10.26661/2071-3789-2023-2-12","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"На основі аналізу сучасних методів отримання напівпровідникового кремнію виділено критичні фактори, що впливають на перспективи розвитку галузі – це проблеми сировинного забезпечення та висока енергоємність виробничих процесів. Як альтернативне рішення, запропоновано метод отримання кремнію напівпровідникової якості безпосередньо з кварцового піску, що виключає використання дорогих, дефіцитних кварцитів та деревного вугілля. Забезпечення енергетичної ефективності методу здійснюється завдяки виключенню з технології багатотоннажного, енергоємного процесу карботермічного відновлення кварцитів у руднотермічних пічах (стадія одержання металургійного кремнію, температура до 2000°С, 12‑17 МВт∙г/т), виключення з подальшої технології методів високоенерговитратних операцій розподільчої конденсації ПГС (температура нижче – 60°С), вибухонебезпечного високотемпературного процесу синтезу хлористого водню (температура до 2300°С), а також операції високотемпературного гідрування тетрахлоріду кремнію (температура ~. 1270°С). Перевагою нової технології є також можливість утилізації техногенних відходів абразивної, електродної промисловості, кремній органіки та інших кремнійовмісних відходів. Проведення активування шихтової композиції в твердої фазі забезпечує її ефективне низькотемпературне хлорування в шахтному хлораторі. Подальші етапи технології – ректифікаційне очищення тетрахлоріду кремнію, низкотемпературне гідрування з метою одержання силанів, постадійна сепарація компонентів ПГС (суміш силанів, хлористого водню, водню). Нова технологія забезпечує можливість подальшого одержання стрижнів полікристалічного кремнію за методами: піроліза моносилану (Dupon-процес), водневим відновленням кремнію (CVD-процес), або гранульованого кремнію (піролізом моносилана у псевдоскрапленому шарі частинок кремнію – Dassel-процес). Застосування у новій технології молоенергоємних процесів одержання та очищення силанів, утилізації та реверсування проміжних технологічних продуктів відкриває можливості варіативного використання відомих технологій стосовно актуальних вимог споживачів до якості полікристалічного кремнію.","PeriodicalId":152054,"journal":{"name":"Scientific Journal \"Metallurgy\"","volume":" 39","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-05-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Scientific Journal \"Metallurgy\"","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.26661/2071-3789-2023-2-12","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

Abstract

На основі аналізу сучасних методів отримання напівпровідникового кремнію виділено критичні фактори, що впливають на перспективи розвитку галузі – це проблеми сировинного забезпечення та висока енергоємність виробничих процесів. Як альтернативне рішення, запропоновано метод отримання кремнію напівпровідникової якості безпосередньо з кварцового піску, що виключає використання дорогих, дефіцитних кварцитів та деревного вугілля. Забезпечення енергетичної ефективності методу здійснюється завдяки виключенню з технології багатотоннажного, енергоємного процесу карботермічного відновлення кварцитів у руднотермічних пічах (стадія одержання металургійного кремнію, температура до 2000°С, 12‑17 МВт∙г/т), виключення з подальшої технології методів високоенерговитратних операцій розподільчої конденсації ПГС (температура нижче – 60°С), вибухонебезпечного високотемпературного процесу синтезу хлористого водню (температура до 2300°С), а також операції високотемпературного гідрування тетрахлоріду кремнію (температура ~. 1270°С). Перевагою нової технології є також можливість утилізації техногенних відходів абразивної, електродної промисловості, кремній органіки та інших кремнійовмісних відходів. Проведення активування шихтової композиції в твердої фазі забезпечує її ефективне низькотемпературне хлорування в шахтному хлораторі. Подальші етапи технології – ректифікаційне очищення тетрахлоріду кремнію, низкотемпературне гідрування з метою одержання силанів, постадійна сепарація компонентів ПГС (суміш силанів, хлористого водню, водню). Нова технологія забезпечує можливість подальшого одержання стрижнів полікристалічного кремнію за методами: піроліза моносилану (Dupon-процес), водневим відновленням кремнію (CVD-процес), або гранульованого кремнію (піролізом моносилана у псевдоскрапленому шарі частинок кремнію – Dassel-процес). Застосування у новій технології молоенергоємних процесів одержання та очищення силанів, утилізації та реверсування проміжних технологічних продуктів відкриває можливості варіативного використання відомих технологій стосовно актуальних вимог споживачів до якості полікристалічного кремнію.
"砂制硅 "是半导体硅技术发展的一个阶段:经验与前景
在分析现代半导体硅获取方法的基础上,文章指出了影响该行业发展前景的关键因素,如原材料供应问题和生产过程的高能耗。作为替代解决方案,文章提出了一种直接利用石英砂生产半导体级硅的方法,该方法无需使用昂贵、稀缺的石英石和木炭。通过排除在矿热炉中对石英岩进行碳热还原(获得冶金硅的阶段,温度高达 2000°C,12-17 兆瓦时/吨)这一多吨高能耗工艺,确保了该方法的能源效率、不采用下列高耗能操作方法的进一步技术:GCS 的分配冷凝(温度低于 -60°C),氯化氢合成的爆炸性高温工艺(温度高达 2300°C),以及四氯化硅的高温氢化(温度 ~.1270°С).新技术的优势还在于可以利用磨料和电极工业的人造废料、硅有机物和其他含硅废料。固相中电荷成分的活化可确保其在矿井氯化器中进行高效的低温氯化。该技术的后续阶段包括对四氯化硅进行整流净化、低温氢化以生产硅烷,以及逐级分离 GCS 成分(硅烷、氯化氢和氢的混合物)。这项新技术可以进一步利用以下方法生产多晶硅棒:单硅烷热解(Dupon 工艺)、氢还原硅(CVD 工艺)或颗粒硅(在硅颗粒流化床中热解单硅烷--Dassel 工艺)。在新技术中使用能源密集型工艺来生产和提纯硅烷,以及利用和逆转中间工艺产品,为根据消费者目前对多晶硅质量的要求可变使用已知技术提供了可能性。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
求助全文
约1分钟内获得全文 求助全文
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信