半导体材料 半导体材料在电子工业中应用非常广泛。具有半导体性质的 元素在周期表中一般位于金属和非金属阶梯形的分界线附近, 如B、C、Si、Ge、Sn、P、As、Sb、Se、Te、I等元素,其中 Si、Ge是应用最多的半导体单质。其中单质如I2蒸汽压太大, B熔点高,P有害难以应用。 作为半导体材料要求有很高的纯度,如Si、Ge要求纯度达 99999(8个“93)以上,然后用掺杂方法改变半导体 的性能,最常用掺杂元素是P、As、Sb、B等
半导体材料 半导体材料在电子工业中应用非常广泛。具有半导体性质的 元素在周期表中一般位于金属和非金属阶梯形的分界线附近， 如B、C、Si、Ge、Sn、P、As、Sb、Se、Te、I等元素，其中 Si、Ge是应用最多的半导体单质。其中单质如I2蒸汽压太大， B熔点高，P有害难以应用。 作为半导体材料要求有很高的纯度，如Si、Ge要求纯度达 99.99999999（8个“9”）以上，然后用掺杂方法改变半导体 的性能，最常用掺杂元素是P、As、Sb、B等
硅的化学提纯 S作为半导体工业最重要的基础材料,自然界中主以氧化物 和硅酸盐形式存在。 工业上Si制备一般把石英砂和碳在电炉中加热还原得到元素 Si(粗Si),这种工业Si含有较多杂质,纯度为98-~99%,主 用于冶金、硅钢制造等,称冶金级Si。冶金级Si必须经过化 学提纯才能得半导体级的高纯Si。目前工业上生产高纯Si的 方法有三种:①三氯硅烷法( SiHAI3),②硅烷法(Si4), ③四氯硅烷法(Sil4) SHCl3利用食盐电解所得H2、Cl2,生产成本低,效率高, 是目前生产高纯Si主要方法
硅的化学提纯 Si作为半导体工业最重要的基础材料，自然界中主以氧化物 和硅酸盐形式存在。 工业上Si制备一般把石英砂和碳在电炉中加热还原得到元素 Si（粗Si），这种工业Si含有较多杂质，纯度为98~99%，主 用于冶金、硅钢制造等，称冶金级Si。冶金级Si必须经过化 学提纯才能得半导体级的高纯Si。目前工业上生产高纯Si的 方法有三种：①三氯硅烷法（SiHCl3），②硅烷法（SiH4）， ③四氯硅烷法（SiCl4）。 SiHCl3利用食盐电解所得H2、Cl2，生产成本低，效率高， 是目前生产高纯Si主要方法
三氯硅烷法制备高纯度多晶硅 H2+Cl2→HCl ▲将HC通入装有粗硅粉,温度为280℃反应器中,即可生产 SHCl3,其反应式如下:S计3HCl→SHCl3+H2 ▲为了提高SHC3产率,工业上需严格控制温度,加入Cu、 Ag粉催化剂,收率可达80% 反应产物须经多次精馏才可达到高纯度,通过很高的精馏 塔(用内衬PIFE的不锈钢或石英制成)可以把98%, SiCL3 提纯到九个“9~十个“9”的纯度 精馏提纯后的 Sicl3被高纯H2带入还原炉中。炉中先将细 硅棒接通电源加热,控制温度在1050~-1150℃之间,这时在细 硅棒表面发生一系列反应:SHCl3+H2→Si+3HCl ▲生成的硅不断沉积在细硅棒上,变粗成为多晶硅棒,但该 法缺点是SHCl3遇水放出腐蚀性HC气体,腐蚀设备,造成Fe、 N等污染 SICL3
三氯硅烷法制备高纯度多晶硅 H2+Cl2→HCl 将HCl通入装有粗硅粉，温度为280℃反应器中，即可生产 SiHCl3，其反应式如下： Si+3HCl→ SiHCl3 +H2 为了提高SiHCl3产率，工业上需严格控制温度，加入Cu、 Ag粉催化剂，收率可达80%。 反应产物须经多次精馏才可达到高纯度，通过很高的精馏 塔（用内衬PTFE的不锈钢或石英制成）可以把98%，SiHCl3 提纯到九个“9”~十个“9”的纯度。 精馏提纯后的SiHCl3被高纯H2带入还原炉中。炉中先将细 硅棒接通电源加热，控制温度在1050~1150℃之间，这时在细 硅棒表面发生一系列反应： SiHCl3 +H2 → Si+3HCl 生成的硅不断沉积在细硅棒上，变粗成为多晶硅棒，但该 法缺点是SiHCl3遇水放出腐蚀性HCl气体，腐蚀设备，造成Fe、 Ni等污染SiHCl3
硅烷法制备高纯度多晶硅 ▲S粉+Mg粉(合成炉)→Mg2Si ▲Mg2Si+NH4CH+NH3(硅烷发生器)→SiH4 ▲采用含低温精馏、吸附的纯化系统,获取高纯度的S证H4 ▲将高纯度的SH通入到800℃的分解炉中 单晶硅制备技术 切克劳斯基法(CZ法) 提拉法 ▲浮区法
硅烷法制备高纯度多晶硅 Si粉+Mg粉(合成炉)→Mg2Si Mg2Si +NH4Cl+NH3 (硅烷发生器)→ SiH4 采用含低温精馏、吸附的纯化系统，获取高纯度的SiH4 将高纯度的SiH4通入到800 ℃的分解炉中 单晶硅制备技术 切克劳斯基法（CZ法） 提拉法 浮区法
超导材料 常压,低温表现出超导性 元素超导体:Ti040K,Pb720K 合金超导体:Nb-Ti10K,MoTi418K 金属间化合物:V3Si17.1k,Na3A189K 氧化物超导体:Ba3YCu3O790K; BaSrCacu2O、100K, TiBaCacu,Oz 120K
超导材料 常压、低温表现出超导性 元素超导体：Ti 0.40K, Pb 7.20K 合金超导体：Nb-Ti 10K, Mo-Ti 4.18K 金属间化合物：V3Si 17.1k, Na3Al 18.9K 氧化物超导体：Ba3YCu3O7 90K; BaSrCaCu2Ox 100K, TiBaCaCu2O7 120K