第十二章 硅和锗的化学制备优秀PPT.ppt
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1、第十二章第十二章 硅和锗的化硅和锗的化学制备学制备第一页,本课件共有41页一、硅和锗的物理化学性质一、硅和锗的物理化学性质n n1.高纯硅的制备n n2.高纯锗的制备第二页,本课件共有41页1.1.高纯硅的制备高纯硅的制备n n三氯氢硅还原法n n硅烷法第三页,本课件共有41页三氯氢硅还原法三氯氢硅还原法第四页,本课件共有41页粗硅提纯到电子级多晶硅粗硅提纯到电子级多晶硅n n粗硅与氯化氢在200以上反应 Si十3HCl=SiHCl3+H+H2n n实际反应极复杂,除生成SiHCl3外,还可能生成SiH4 4、SiH3ClCl、SiHSiH2Cl2、SiCl4等各种氯化硅烷n n合成温度宜低,
2、温度过高易生成副产物n n其中三氯代硅烷产量大、质量高、成本低的优点,是当前制取多晶硅的主要方法第五页,本课件共有41页1.2.高纯锗的制备高纯锗的制备n nGeCl4第六页,本课件共有41页二、区熔提纯二、区熔提纯n n分凝现象n n分凝系数第七页,本课件共有41页分凝现象分凝现象n n将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时,杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度是不同,这种现象称为分凝现象或者偏析现象。第八页,本课件共有41页n n固溶度:在一定温度下固溶体中能够溶解溶质的最大浓度。为温度的函数。n n饱和固溶体:在一定温度下,固溶体的溶质浓度达到了固溶度。n n过饱和固溶体:在一定温度下,固溶
3、体中溶质浓度超过了固溶度。过饱和固溶体是不稳定的,它要析出固溶体中过量的溶质 脱溶沉淀。第九页,本课件共有41页分凝系数分凝系数n n分凝系数是一定温度下,杂质在固液两相中浓度的比值第十页,本课件共有41页第十一页,本课件共有41页n n平衡分凝系数n n有效分凝系数第十二页,本课件共有41页BPS公式公式n n平流区,扩散形式,杂质分布不均匀n n湍流区,热对流形式,杂质分布均匀第十三页,本课件共有41页 对确定的溶液系统,平衡分凝系数对确定的溶液系统,平衡分凝系数 ko ko是常数,故有效分凝系数是常数,故有效分凝系数 keffkeff与晶体生长速率与晶体生长速率f f,溶质在溶液中的扩散
4、系数,溶质在溶液中的扩散系数DD,边界层厚,边界层厚度度 有关。而有关。而 又和溶液的自然对流和搅拌有关。又和溶液的自然对流和搅拌有关。第十四页,本课件共有41页区熔原理区熔原理n n将一材料锭条全部熔化后,使其从一端向另一端逐渐凝固,这样的凝固方式将正常凝固。n n由于存在分凝现象,正常凝固后锭条中的杂质分布是不均匀的,会出现三种情况:n n1.K1,杂质浓度越接近头部越大,向头部集中n n3.K13.K1,杂质基本保持原有的均匀分布的方式,杂质基本保持原有的均匀分布的方式第十五页,本课件共有41页第十六页,本课件共有41页1231(初始区域):由于ko1,熔区中溶质浓度逐渐,直至CL/ko
5、2(均匀区域):进入熔化材料与离开熔区的浓度相等3(最后区域):熔区长度减小,使溶质浓度上升(等价于溶质保守系统的分凝)第十七页,本课件共有41页一次区熔提纯一次区熔提纯第十八页,本课件共有41页多次区熔和极限分布多次区熔和极限分布n n多次区熔提纯后,杂质分布状态将达到一个相对稳定且不再改变的状态,把这种极限状态叫做极限分布或最终分布第十九页,本课件共有41页影响区熔提纯的因素影响区熔提纯的因素n n熔区长度n n熔区移动速度n n区熔次数的选择n n质量输运第二十页,本课件共有41页三、单晶生长三、单晶生长n n热力学认为:晶体生长是一个动态过程,是从非平衡相向平衡相过度的过程。n n当体
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