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半导体材料第1章—硅和锗的化学制备

第1章 硅和锗的化学制备#

硅和锗的物理化学性质(了解即可)#

物理性质#

化学性质#

存在形式及特性#

Si、Ge的化学反应式#

高纯硅的制备#

第一步:粗硅的制备方法#

  • 石英砂和焦炭在碳电极的电弧炉中还原制得

第二步:化学提纯制备高纯硅的方法#

  • 氢还原法:硅收益低,不常用(但在Si的外延生长中有用做Si源)
  • 氢还原法:是目前国内外制取高纯硅的主要方法(产量大,质量高,成本低)(但也易引入杂质)
  • 法(硅烷法):
    • 优点:有效去除硼和金属杂质,无腐蚀性,不需要还原剂,分解温度低,收益高,是很有前途的方法
    • 缺点:易爆炸,不安全

氢还原法#

  1. 制备:
  2. 提纯方法:
    1. 络合物形成法
    2. 固体吸附法
    3. 部分水解法
    4. 精馏法(常用):利用混合液中各组分的沸点不同(挥发性的差异)来达到分离各组分的目的
  3. 三氯氢硅的氢还原 纯与高纯按比例送入还原炉,在1100℃温度下发生还原反应,制得高纯多晶Si:

法(硅烷法)#

  1. 制备:

    原料:硅化镁、氯化氨, 液氨作为溶剂和催化剂

    化学反应式:

  2. 提纯:

    1. 低温精馏(因硅烷的沸点太低,所以需要深冷设备和良好的绝热装置,费用高)
    2. 吸附法(常用)
  3. 硅烷热分解:把提纯后的硅烷在热分解炉中热分解温度控制在800℃以下

    化学反应式:

    (初级分解) (深度分解) (逆反应,在特定条件下发生)

    由以上化学式的分析后得出的结论:

    (1)热分解反应温度不能太低。

    (2)热分解产物之一氢气必须随时排除,以保证[H₂]不大的条件。

    (3)只有在一级反应条件下,才能保证分解速度快,即硅烷的热分解效率高。

锗的富集与提纯#

锗的资源与富集#

锗资源(了解即可)#

锗富集#

  • 富集:除去矿物中的杂质,提高矿物中有用成分含量
  • 锗富集的两种方法:
    1. 火法
    2. 水法

高纯锗的制取#

过程:#

制取 → 精馏(或萃取)提纯 → 水解生成 → 氢还原成 → 进一步区熔提纯成高纯

半导体材料第1章—硅和锗的化学制备
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作者
风过无痕
发布于
2026-01-01
许可协议
CC BY 4.0

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