直拉法制备单晶硅的原理

首先搞清楚四个基本概念、晶体、非晶体、单晶、多晶。直拉法制备单晶硅原理：将多晶硅通过热场加热，融化成熔融状态，通过控制热场将液面温度控制在结晶的临界点，通过液面上方的单晶籽晶从液面向上提拉，溶硅随着籽晶的提拉上升按照籽晶的晶向生长出单晶硅圆。

硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到几乎百分之百，甚至以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

直拉单晶炉机械结构的工作原理是怎样的呢

基本原理：多晶体硅料经加热熔化，待温度合适后。经过骸籽晶浸入，熔接，引晶，放肩，转肩，等经，收尾等步骤，完成一根单晶锭的拉制。

金属单晶，由于所有的真空系统都会存在漏气，所以如果空气对骇体的质量影响较大就要采用气氛保护。我生长单晶的时候用的是高纯Ar，生长时大概有十几个大气压吧。生长气氛主要还是根据你具体生长的材料和你设备可以保持的真空度而定，如果你的炉子保压不是很好，而且设计当中也可以承受一定的正压就建议使用正压生长。

直拉单晶硅生产过程中的拆炉流程是在收尾完成后停炉6个小时左右的时间进行的，正常情况下是取出晶体，对炉内的挥发物进行清除，并用酒精擦洗。检查热场（石墨托碗、加热器、电极等）是否正常，并根据生产炉次对机械真空泵进行清洗换油。然后进入下一炉的生产流程：装料---抽真空----化料----拉制----停炉---拆炉。

如何用粗硅提纯得到单晶硅的晶面

晶体硅包括单晶硅和多晶硅,晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si,用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅,单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅.

以上反应都必须用专用昂贵设备进行,一般实验室基本没有条件做到,反应温度可能在2000℃左右,所以我觉得你找些书面资料了解一下就可以了.硅是半导体工业的重要原料,半导体材料的制备基础书很多,都应该讲到.

硅的单晶体.具有基本完整的点阵结构的晶体.不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料.纯度要求达到99.9999％,甚至达到99.9999999％以上.用于制造半导体器件、太阳能电池等.用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成.

熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅.

单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性.超纯的单晶硅是本征半导体.在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体；如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体.

单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅.单晶硅主要用于制作半导体元件.

高纯度硅在石英中提取,以单晶硅为例,提炼要经过以下过程：石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割.

冶金级硅的提炼并不难.它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成.这样被还原出来的硅的纯度约98-99%,但半导体工业用硅还必须进行 高度提纯(电子级多晶硅纯度要求11个9,太阳能电池级只要求6个9).而在提纯过程中,有一项“三氯氢硅还原法(西门子法)”的关键技术我国还没有掌 握,由于没有这项技术,我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了,不仅提炼成本高,而且环境污染非常严重.我国每年都从石英石中提取大量的工 业硅,以1美元／公斤的价格出口到德国、美国和日本等国,而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料,以46-80美元／公斤的价格卖给我国的太阳能企 业.

得到高纯度的多晶硅后,还要在单晶炉中熔炼成单晶硅,以后切片后供集成电路制造等用.

纯净的硅(Si)是从自然界中的石英矿石(主要成分二氧化硅)中提取出来的,分几步反应:

1.二氧化硅和炭粉在高温条件下反应,生成粗硅:

SiO2+2C==Si(粗)+2CO

2.粗硅和氯气在高温条件下反应生成氯化硅:

Si(粗)+2Cl2==SiCl4

3.氯化硅和氢气在高温条件下反应得到纯净硅:

SiCl4+2H2==Si(纯)+4HCl

以上是硅的工业制法,在实验室中可以用以下方法制得较纯的硅:

1.将细砂粉(SiO2)和镁粉混合加热,制得粗硅:

SiO2+2Mg==2MgO+Si(粗)

2.这些粗硅中往往含有镁,氧化镁和硅化镁,这些杂质可以用盐酸除去:

Mg+2HCl==MgCl2+H2

MgO+2HCl==MgCl2+H2O

Mg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4

3.过滤,滤渣即为纯硅

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