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四氯化硅氫還原法制取高純硅的化學原理

文章出處:責任編輯:人氣:-發(fā)表時間:2022-10-13 10:07:00【

 工業(yè)粗硅氯化生產(chǎn)四氯化硅

目前,四氯化硅的工業(yè)處理工藝一般為直接氯化工藝,即工業(yè)硅在加熱條件下與氯直接反應生成四氯化硅。在工業(yè)上常用的不銹鋼(或石英)氯化爐中,硅鐵被裝入氯化爐。氯從氯化爐底部引入,當加熱到200~300℃時,反應開始產(chǎn)生SiCl4?;瘜W反應如下:

Si-2Cl2、SiCl4

生成的SiCl4以氣體狀態(tài)從熔爐上部轉移到電容器,以液體狀態(tài)冷卻,然后流入儲罐。

在生產(chǎn)中,氯化溫度一般控制在450~500℃,一方面可以提高生產(chǎn)率,另一方面可以保證質量。因為溫度低時反應速度慢,副產(chǎn)物Si2Cl6、Si3Cl8等。會影響產(chǎn)品純度。然而,如果溫度過高,其他非揮發(fā)性雜質也會隨SiCl4蒸發(fā)成硅鐵、氯化物,這會降低SiCl4的純度。

2) 蒸餾法提純四氯化硅

四氯化硅通常含有鐵、鋁、鈦、硼、磷等雜質,但這些雜質可以通過蒸餾去除。原理是根據(jù)四氯化硅的不同沸點和具有不同蒸發(fā)能力的雜質,通過控制溫度,可以將SiCl4從雜質中分離出來。

(3) 純四氯化硅的氫還原

通過蒸餾提純的四氯化硅和高純度氫在高溫還原爐中還原為高純度硅。反應如下:

SiCl4+2H2=Si+4HCl↑

實際答案相對復雜。由于SiCl4的氫還原速率低于SiHCl3氫還原法,因此目前對高純硅使用的SiCl4氫還原法較低。