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第8章 硅棒(第3页)

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王主任一脸懵:“化学提纯该怎么做?”

徐卫国:“先进行酸浸,把石英砂加入盐酸、硫酸、氢氟酸等组成的三元混酸,在90摄氏度下反应八小时。

可以有效去除氧化钾跟氧化纳。

接著再放入氢氟酸跟硝酸组成的混酸中,去除三氧化二铁。

下一步是氯化焙烧,在1300摄氏度下通入氯气或氯化氢气体,去除铁、鈦。”

“这么麻烦啊……”

“是麻烦,但也必要。

……好了,时间不等人,赶紧开干吧!”

王主任喊来几个工人,开始按照徐卫国的指导对石英砂进行提纯处理。

第一天的实验进展倒是出乎预料的顺利,到傍晚时,他们获得了提纯后的石英砂,隨后,样品被送到实验室进行纯度检测。

第二天早上时,结果出来了,石英砂纯度超过了99.9%,倒不是说纯度就这水平,而是现有的检测手段只能测试这么高的纯度。

这个纯度已经达標,可以开始下一步了。

接下来就要將石英砂跟碳(煤焦或石油焦)放到电弧炉里,高温还原出硅。

这样就得到了冶金级硅,纯度大概在98%-99.5%,这个纯度显然是没办法做半导体材料的,还需要继续提纯。

將硅料碎成粉末,放入流化床反应器中与无水氯化氰在高温下反应生成三氯氢硅,接著將三氯氢硅液体泵入串联精馏塔,进行多级蒸馏,三氯氢硅的纯度可以达到99.9999999%(9n)以上。

当然,以五十年代的技术是测不出这么高精度的,都是后世测试数据。

下一步,就是西门子法的核心步骤,化学气相沉淀。

要准备一个还原炉,將两根高纯的硅芯作为“种子”

,垂直安装並连接电极,抽真空,隨后充入高纯度氢气,硅芯通电加热,將三氯氢硅与氢气混合后通入还原炉,隨后发生氢还原反应跟热分解反应,硅元素被沉积在硅芯表面,最终形成一根多晶硅棒。

其中最核心的材料是硅芯,它本身就应该是高纯度硅,也就是说,製取高纯度硅的前提是以高纯度硅做材料,这就成了先有鸡还是先有蛋的问题。

好在,还有另一种提纯硅的方法,区熔法。

它以西门子法製取的低纯度多晶硅棒做材料,提纯出高纯度单晶硅芯,再用於西门子法製取高纯度硅棒。

流程就是:低纯度多晶硅棒(西门子法)——高纯度单晶硅芯(区熔法)——高纯度多晶硅棒(西门子法)——高纯度单晶硅锭(区熔法)

……

当徐卫国他们走完这一步时,时间已经来到了第七天。

在眾人期待的目光中,工人打开还原炉,小心翼翼的取出了硅棒。

徐卫国第一时间凑上前,仔细观察,但只看了一眼,他心中就是一咯噔。

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