Kislorodli silikon metall va kislorodsiz o'rtasidagi farq nima?

Metall kremniy - tozaligi 99,999% gacha bo'lgan silikon material. Zamonaviy sanoatning asosiy materiali sifatida u quyosh fotovoltaiklari, yarimo'tkazgichlar va integral mikrosxemalar kabi zamonaviy{2}}sohalarda keng qo'llaniladi.

Sanoat ishlab chiqarishida, eritish jarayonida kislorod kiritilishiga qarab, metall kremniyni kislorod-o'tkazuvchan metall kremniy va-kislorod-o'tkazmaydigan metall kremniyga bo'lish mumkin. Ushbu ikkita jarayon yo'llari nafaqat kremniy materialining mikro tuzilishini aniqlaydi, balki uning fizik-kimyoviy xususiyatlariga va qo'llash stsenariylariga bevosita ta'sir qiladi.

Kislorodli silikonli metalleritish jarayonida kislorodni kiritish orqali ishlab chiqarilgan kremniy materiallariga ishora qiladi. Isitish pechida (masalan, Si + O₂ → SiO₂) oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari orqali kislorod xom kremniy bilan reaksiyaga kirishib, sirtda barqaror kremniy dioksid (SiO₂) qatlamini hosil qiladi.

Bu jarayon nopoklikni (masalan, temir, alyuminiy) olib tashlashni kuchaytiradi va odatda 99,5% dan 99,9% gacha bo'lgan tozalikka ega kremniyga olib keladi. Yuzaki SiO₂ qatlami izolyator va korroziyaga chidamli to'siq vazifasini o'taydi,{5}}kimyoviy va fizik jihatdan uni kislorodsiz hamkasblardan ajratib turadi.

Kislorodli bo'lmagan kremniy metall-qayta ishlash jarayonida ataylab kislorod kiritilmasdan ishlab chiqariladi. U sirt oksidi qatlamisiz sof kremniy strukturasini (Si) saqlaydi, bu esa yuqori kimyoviy reaktivlikka olib keladi. Bu usul ko'pincha yuqori{3}}tozalikdagi ilovalar uchun qo'llaniladi, bu erda kremniyni 99,9% -99,9999% gacha tozalash mumkin (masalan, yarimo'tkazgichlar uchun 9N{9}}navbatli kremniy).

Kislorodning yo'qligi elektr o'tkazuvchanligini aniq nazorat qilish imkonini beradi, bu uni elektronika va ilg'or materiallar uchun juda muhim qiladi.

Strukturaviy ravishda, kislorodli silikon sirtidagi kremniy dioksid qatlami-barqaror kimyoviy tuzilishga ega bo'lib, yaxshi izolyatsion xususiyatlar va kimyoviy barqarorlikni ta'minlaydi. Boshqa tomondan, kislorodsiz kremniyning tuzilishi nisbatan bir hil va yuqori kimyoviy faollikka ega.

Jismoniy xususiyatlarga ko'ra, kislorodli silikonning qattiqligi va ishqalanishga chidamliligi sirtdagi kremniy dioksid qatlami tufayli-kislorodsiz silikonnikidan yaxshiroq. Kislorodli bo'lmagan kremniyning elektr o'tkazuvchanligi- nisbatan yaxshi.

Elektr xususiyatlariga ko'ra, silikon oksixloridning izolyatsion xususiyatlari uni integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda keng qo'llanilishiga imkon beradi, bu esa oqimning oqishini va qisqa tutashuv hodisalarini samarali oldini oladi. Peroksidlangan bo'lmagan kremniy-yarimo'tkazgichli qurilmalarda yaxshi elektr o'tkazuvchanligi tufayli o'tkazuvchi qismlarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.

Bu farq moddiy ilovalar uchun muhim ahamiyatga ega. Integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda kislorodli kremniyning- yaxshi izolyatsion xususiyatlari va barqarorligi chipning ishlashi va ishonchliligini ta'minlashning kalitidir. Aksincha, oksidlanmagan kremniyning yuqori o'tkazuvchanligi uni samarali o'tkazuvchanlik talab qilinadigan stsenariylarda, masalan, ma'lum maxsus tranzistor tuzilmalarida muhim qiladi.

Bundan tashqari, -perovskit bo'lmagan kremniyning kimyoviy barqarorligi unga og'ir muhitlarda o'z ish faoliyatini saqlab qolish imkonini beradi, perovskit bo'lmagan kremniy esa juda yuqori o'tkazuvchanlik va nisbatan yaxshi atrof-muhit sharoitlarini talab qiladigan ilovalarda foydaliroqdir.

Kremniy metallini ishlab chiqarishda kislorodlanish va kislorodsizlanishning ikki jarayonining har biri o'ziga xos afzalliklarga ega va turli ishlab chiqarish ehtiyojlari va qo'llash stsenariylariga mos keladi.

Nopoklarni yuqori samarali olib tashlash: Kislorodlash jarayoni temir va alyuminiy kabi aralashmalarni tez va samarali ravishda olib tashlashi mumkin.silikon metallredoks reaktsiyalari orqali. Kislorodli bo'lmagan jarayon bilan solishtirganda, iflosliklarni olib tashlash samaradorligini-40%-60% ga oshirish mumkin, bu esa kremniyning tozaligini 99,5% dan ko'proqqa etkazish imkonini beradi va yuqori sifatli kremniy materiallarini ishlab chiqarish uchun asos yaratadi.

Kengaytirilgan ishlab chiqarish samaradorligi: Kislorod eritish jarayoniga kiritiladi, bu kremniy eritmasining bir xil isishiga yordam beradi va o'choq haroratining bir xilligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Bu nafaqat eritish davrini 20% -30% ga qisqartirishga yordam beradi, balki yirik sanoatlashgan ishlab chiqarish uchun juda mos bo'lgan ishlab chiqarish uskunasidan foydalanish darajasini yaxshilaydi.

Materialning xususiyatlarini optimallashtirish: oksijenatsiya jarayoni kremniy tanasining kristal tuzilishiga ijobiy ta'sir ko'rsatadi, kristall strukturasining yaxlitligini yaxshilaydi va shu bilan kremniyning fizik va kimyoviy xususiyatlarini oshiradi.

Oddiy va nazorat qilish oson: Kislorodsiz{0}} jarayon yuqori haroratni pasaytirish uchun xom ashyo sifatida kvarts qumi va koʻmirdan foydalanadi, bu esa murakkab kislorod oziqlantirish va oksidlanish-qaytarilish jarayonlariga boʻlgan ehtiyojni bartaraf qiladi va ishlab chiqarish jarayonini 50% dan koʻproq soddalashtiradi. Bu jarayonni boshqarishni qiyinlashtiradi va nazorat qilishni osonlashtiradi, ayniqsa kichik{4}}ishlab chiqarish uchun mos keladi.

Energiyani tejash va iste'molni kamaytirish: Kislorodsiz jarayon-ko'p miqdorda kislorod iste'mol qilmagani uchun energiya xarajatlari bo'yicha u yaqqol ustunlikka ega. Kisloroddan foydalanish bilan bog'liq qo'shimcha uskunalar va xavfsizlik xarajatlaridan ham qochish mumkin.

Ajoyib yuqori tozalik potentsiali:-kislorodsiz jarayon yuqori-tozalikdagi kremniy metallini tayyorlashda tabiiy afzalliklarga ega. Ko'p bosqichli distillash, zonali eritish va boshqa keyingi tozalash vositalari orqali kremniyning tozaligini 99,9%-99,9999% gacha oshirish mumkin, bu yarimo'tkazgichlar, fotovoltaiklar va boshqa yuqori darajali sohalarning materialning tozaligi bo'yicha qat'iy talablariga javob beradi.

Metallurgiya sanoati (deoksidlanish va qotishma)

Po'lat ishlab chiqarish, quyish: deoksidlovchi sifatida (masalan, ferrosilikon, kaltsiy kremniy-alyuminiy kompozit deoksidlovchi), po'latdagi kislorod miqdorini kamaytirish uchun kremniy va kislorod o'rtasidagi reaksiya orqali kremniy dioksidi (SiO₂) hosil qilish va shu bilan birga, po'latning qotishma, po'latning mustahkamligini oshirish qattiqlik).

Quyma temir ishlab chiqarish: homiladorlikni davolashda qo'llaniladi, grafitizatsiyani rag'batlantiradi, quyma temirning mexanik xususiyatlarini yaxshilaydi (masalan, qattiqlik, aşınma qarshilik).

Alyuminiy qotishma qo'shimchalari: Silikon alyuminiy suyuqligining suyuqligi va mustahkamligini tartibga solish uchun alyuminiy eritishda kremniy oksidi bo'lgan alyuminiy qotishmasi qo'shiladi.

Kimyo sanoati (kremniy birikmasini tayyorlash)

Natriy silikat (suv oynasi) ishlab chiqarish: tarkibida kremniy oksidi bo'lgan kvarts qumi xom ashyo sifatida ishlatiladi va kaustik soda bilan reaksiyaga kirishib, yopishtiruvchi moddalar, yuvish vositalari va refrakterlar ishlab chiqarishda ishlatiladigan natriy silikat ishlab chiqariladi.

Silikon oraliq mahsulotlarni tayyorlash: tarkibida kremniy oksidi (masalan, kvarts) bo‘lgan rudalar orqali sanoat kremniyini qayta ishlash, so‘ngra silikon moyi, silikon kauchuk va boshqalar kabi silikon mahsulotlarini sintez qilish (lekin tozalik talabi yarimo‘tkazgichli kremniyga nisbatan pastroq-).

Olovga chidamli materiallar va keramika

O‘tga chidamli g‘isht va o‘choq materiallari: Kremniy dioksidining (SiO₂) yuqori erish nuqtasi xususiyatlaridan foydalangan holda, biz metallurgiya pechlari, shisha pechlari va boshqa yuqori-haroratli uskunalarda foydalanish uchun yuqori{0}}haroratga chidamli{1}}o‘tga chidamli materiallar ishlab chiqaramiz.

Seramika xom ashyosi: keramika qattiqligi va kimyoviy barqarorligini yaxshilash uchun blankalar yoki sirlarning tarkibiy qismi sifatida ishlatiladi.

Oksid-bepulsilikon metall(kislorod miqdori juda past, tozaligi odatda 99,9% dan yuqori yoki unga teng) asosan elektron axborot, yangi energiya, yuqori{1}}ishlab chiqarish va juda yuqori tozalikni talab qiluvchi boshqa sohalarda qoʻllaniladi.

Yuqori darajadagi qotishma-va maxsus materiallar

Aerokosmik qotishmalar: materialning yengilligi va korroziyaga chidamliligini oshirish uchun yuqori-soflikdagi kremniy alyuminiy qotishmalarini (masalan, aero{1}}dvigatel komponentlarini) tayyorlashda foydalaniladi.

Maxsus keramika va qoplamalar: nozik keramika (masalan, kremniy nitridili keramika) yoki yuqori-haroratli qoplama materiallari (masalan, metall oksidlanishga chidamliligini oshirish uchun silitsid qoplamalari) uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi.

Yarimo'tkazgichlar va elektronika sanoati

Chip ishlab chiqarish: yarimo'tkazgich{0}}yuqori{1}}tozalikdagi kremniy (tozaligi 99,999999999% yoki undan ko'p, "9N kremniy" deb ataladi) kristallni tortib olish, kesish, fotolitografiya va hokazolar (PU uchun integratsiyalangan substrat, PU substrati) jarayonlari orqali kremniy gofretlarga tayyorlanadi. va boshqalar).

Fotovoltaik (quyosh) sanoati

Quyosh panellari: Yuqori darajada toza polisilikon (tozaligi 99,999% yoki undan ko'p) quyma yoki kristall tortish jarayonlari orqali ingotlar / novdalarga aylanadi va yorug'lik energiyasini elektr energiyasiga aylantirish uchun fotovoltaik hujayralarga kesiladi.

Xulosa qilib aytganda, har biri o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan kislorodli va kislorodsiz kremniy o'rtasidagi farq ularning turli sohalarda va qo'llash stsenariylarida mosligini aniqlaydi, zamonaviy elektronika va yarimo'tkazgich sanoatini rivojlantirish uchun turli xil tanlovlarni ta'minlaydi.