sio2工業怎麼製成單晶硅

『壹』 如何用粗硅提純得到單晶硅

晶體硅包括單晶硅和多晶硅,晶體硅的制備方法大致是先用碳還原SiO2成為Si,用HCl反應再提純獲得更高純度多晶硅,單晶硅的製法通常是先製得多晶硅或無定形硅,然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅.
以上反應都必須用專用昂貴設備進行,一般實驗室基本沒有條件做到,反應溫度可能在2000℃左右,所以我覺得你找些書面資料了解一下就可以了.硅是半導體工業的重要原料,半導體材料的制備基礎書很多,都應該講到.

硅的單晶體.具有基本完整的點陣結構的晶體.不同的方向具有不同的性質,是一種良好的半導材料.純度要求達到99.9999％,甚至達到99.9999999％以上.用於製造半導體器件、太陽能電池等.用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成.
熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒,則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅.
單晶硅具有準金屬的物理性質,有較弱的導電性,其電導率隨溫度的升高而增加,有顯著的半導電性.超純的單晶硅是本徵半導體.在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其導電的程度,而形成p型硅半導體；如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導電程度,形成n型硅半導體.
單晶硅的製法通常是先製得多晶硅或無定形硅,然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅.單晶硅主要用於製作半導體元件.
高純度硅在石英中提取,以單晶硅為例,提煉要經過以下過程：石英砂一冶金級硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一矽片切割.
冶金級硅的提煉並不難.它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成.這樣被還原出來的硅的純度約98-99%,但半導體工業用硅還必須進行 高度提純(電子級多晶硅純度要求11個9,太陽能電池級只要求6個9).而在提純過程中,有一項「三氯氫硅還原法(西門子法)」的關鍵技術我國還沒有掌 握,由於沒有這項技術,我國在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了,不僅提煉成本高,而且環境污染非常嚴重.我國每年都從石英石中提取大量的工 業硅,以1美元／公斤的價格出口到德國、美國和日本等國,而這些國家把工業硅加工成高純度的晶體硅材料,以46-80美元／公斤的價格賣給我國的太陽能企 業.
得到高純度的多晶硅後,還要在單晶爐中熔煉成單晶硅,以後切片後供集成電路製造等用.
純凈的硅(Si)是從自然界中的石英礦石(主要成分二氧化硅)中提取出來的,分幾步反應:
1.二氧化硅和炭粉在高溫條件下反應,生成粗硅:
SiO2+2C==Si(粗)+2CO
2.粗硅和氯氣在高溫條件下反應生成氯化硅:
Si(粗)+2Cl2==SiCl4
3.氯化硅和氫氣在高溫條件下反應得到純凈硅:
SiCl4+2H2==Si(純)+4HCl
以上是硅的工業製法,在實驗室中可以用以下方法製得較純的硅:
1.將細砂粉(SiO2)和鎂粉混合加熱,製得粗硅:
SiO2+2Mg==2MgO+Si(粗)
2.這些粗硅中往往含有鎂,氧化鎂和硅化鎂,這些雜質可以用鹽酸除去:
Mg+2HCl==MgCl2+H2
MgO+2HCl==MgCl2+H2O
Mg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4
3.過濾,濾渣即為純硅
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『貳』 由硅砂到單晶硅的形成過程

在自然界中，硅通常以含氧化合物形式存在，其中最簡單的是硅和氧的化合物硅石SiO2。石英、水晶等是純硅石的變體。礦石和岩石中的硅氧化合物統稱硅酸鹽，較重要的有長石KAlSi3O8、高嶺土Al2Si2O5(OH)4、滑石Mg3(Si4O10)(OH)2、雲母KAl2(AlSi3O10)(OH)2、石棉H4Mg3Si2O9、鈉沸石Na2(Al2Si3O10)·2H2O、石榴石Ca3Al2(SiO4)3、鋯石英ZrSiO4和綠柱石Be3Al2Si6O18等。土壤、黏土和砂子是天然硅酸鹽岩石風化後的產物。
硅在自然界分布很廣，在地殼中的原子百分含量為16.7%。是組成岩石礦物的一個基本元素，以石英砂和硅酸鹽出現。
硅在地殼中的含量是除氧外最多的元素。如果說碳是組成一切有機生命的基礎，那麼硅對於地殼來說，佔有同樣的位置，因為地殼的主要部分都是由含硅的岩石層構成的。這些岩石幾乎全部是由硅石和各種硅酸鹽組成。長石、雲母、黏土、橄欖石、角閃石等等都是硅酸鹽類;水晶、瑪瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。
製取方法
實驗室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅，用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉，再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅，即得單質硅。這種方法製得的都是不夠純凈的無定形硅，為棕黑色粉末。工業上生產硅是在電弧爐中還原硅石(SiO2含量大於99%)。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時，能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低(0.3%~0.8%)，採用質量高的硅石(SiO2大於99%)，可直接煉出製造硅鋼片用的高質量硅。高純的半導體硅可在1，200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl3或SiCl4製得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。
用鎂還原二氧化硅可得無定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅。電子工業中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而製得

『叄』 製造單晶硅的方法是什麼

（1）

硅的主要來源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通過共價鍵連接在一起。因此需要將氧元素從二氧化硅中分離出來，換句話說就是要將硅還原出來，採用的方法是將二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在電弧爐中加熱至2100°C左右，這時碳就會將硅還原出來。化學反應方程式為：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸熱）

（2）

上一步驟中得到的硅中仍有大約2%的雜質，稱為冶金級硅，其純度與半導體工業要求的相差甚遠，因此還需要進一步提純。方法則是在流化床反應器中混合冶金級硅和氯化氫氣體，最後得到沸點僅有31°C的三氯化硅。化學反應方程式為：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放熱）

(3）

隨後將三氯化硅和氫氣的混合物蒸餾後再和加熱到1100°C的硅棒一起通過氣相沉積反應爐中，從而除去氫氣，同時析出固態的硅，擊碎後便成為塊狀多晶硅。這樣就可以得到純度為99.9999999%的硅，換句話說，也就是平均十億個硅原子中才有一個雜質原子。

（4）

進行到目前為止，半導體硅晶體對於晶元製造來說還是太小，因此需要把塊狀多晶硅放入坩堝內加熱到1440°C以再次熔化 。為了防止硅在高溫下被氧化，坩堝會被抽成真空並注入惰性氣體氬氣。之後用純度99.7%的鎢絲懸掛硅晶種探入熔融硅中，晶體成長時，以2~20轉/分鍾的轉速及3~10毫米/分鍾的速率緩慢從熔液中拉出：
探入晶體「種子」
長出了所謂的「肩部」
長出了所謂的「身體」
這樣一段時間之後就會得到一根純度極高的硅晶棒，理論上最大直徑可達45厘米，最大長度為3米。

以上所簡述的硅晶棒製造方法被稱為切克勞斯法（Czochralski process，也稱為柴氏長晶法），此種方法因成本較低而被廣泛採用，除此之外，還有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮動區法（floating zone process）都可以用來製造單晶硅。

『肆』 工業製取單質硅的方法

工業上生產硅是在電弧爐中還原硅石（二氧化硅含量大於99%）。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時，能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低（0.3%～0.8%），採用質量高的硅石（二氧化硅大於99%），可直接煉出製造硅鋼片用的高質量硅。

高純的半導體硅可在1，200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅製得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。實驗室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅，用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉，再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅，即得單質硅。

(4)sio2工業怎麼製成單晶硅擴展閱讀

硅的應用領域：

1、高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導體；摻入微量的第VA族元素，形成n型半導體。

2、金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結，製成金屬陶瓷復合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優點，又彌補了兩者的先天缺陷。

3、光導纖維通信，最新的現代通信手段。用純二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纖維。激光可在玻璃纖維的通路里，發生無數次全反射而向前傳輸，代替了笨重的電纜。

『伍』 二氧化硅氫還原岐化反應法能大量生產單晶硅嗎

摘要 親，這是兩種物質。 二氧化硅是一種礦物，普遍存在於自然界。高純度的二氧化硅就是石英。 單晶硅是單質，需要通過化學反應從二氧化硅中得到的多晶硅， 然後對多晶硅純化，在結晶爐中結晶長大得到的單晶硅。 你說的「在氧化層上長一層單晶硅」是不現實的。 但目前有辦法把非晶硅（多晶硅）轉化成單晶硅： 首先需要對非晶硅（多晶硅）純化，提高純度，然後在結晶爐中就能得到單晶硅了。