способ получения кремния из газообразного тетрафторида кремния и устройство для его осуществления
Классы МПК: | C01B33/03 разложением галогенидов кремния или галогенсиланов или восстановлением их водородом в качестве единственного восстанавливающего агента |
Автор(ы): | Тихомолов Ю.В., Афонин Ю.Г., Шулешко Н.А., Заинчковский С.А., Кошелев С.М. |
Патентообладатель(и): | Ангарский электролизный химический комбинат |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-02-22 публикация патента:
10.09.1996 |
Изобретение относится к области химии, в частности к восстановлению кремния с применением непрерывного лазерного излучения для стимулирования реакции. Сущность изобретения: газообразный тетрафторид кремния подвергают воздействию лазерного излучения СО2-лазера мощностью 2-10 кВт в реакционной камере под давлением 100-200 мм р.ст. Через коаксиальный патрубок в реакционную камеру одновременно с тетрафторидом кремния подают водород, связывающий фтор и аргон. Кремний осаждают на улавливатель внутри камеры. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ получения кремния из газообразного тетрафторида кремния, включающий воздействие на тетрафторид кремния непрерывным излучением СО2-лазера в реакционной камере, отличающийся тем, что газообразный тетрафторид кремния подвергают воздействию лазерного излучения мощностью 2-10 Квт под давлением 100-200 мм рт.ст. и одновременно вводят в реакционную камеру водород и аргон при непрерывной циркуляции этих газов и отводе газообразных продуктов реакции, причем кремний осаждают внутри камеры, а взаимодействие SiF4 и Н2 осуществляется при молярном соотношении 2:1 соответственно. 2. Устройство для получения кремния из газообразного тетрафторида кремния, содержащее СО9-лазер с фокусирующей линзой, реакционную камеру с оптическими окнами для ввода и вывода лазерного луча, установленными в торцах камеры, отличающееся тем, что ввод газообразного тетрафторида кремния и водорода в реакционную камеру выполнен в виде патрубка, состоящего из двух трубок, коаксиально расположенных одна в другой, и установлен в средней части камеры на одной оси с точкой фокусирования лазерного луча и улавливателем кремния, при этом внутренняя трубка служит для введения в камеру тетрафторида кремния, наружная для введения водорода, по краям реакционной камеры установлены патрубки для ввода аргона, в нижней части камеры установлен патрубок для отвода реакционных газов, соединенный с вакуумным насосом и фильтром.Описание изобретения к патенту
Заявляемое изобретение относится к области химии, в частности, к способам восстановления кремния из газообразного тетрафторида кремния с использованием лазерного излучения для стимулирования химических реакций. Технологическая операция производства кремния связана с извлечением его из различных соединений, очисткой от соответствующих примесей и формированием необходимых свойств. Известны способы получения кремния путем восстановления кремнийсодержащих соединений водородом. В качестве кремнийсодержащих соединений обычно используют трихлорсилан, дихлорсилан, реже тетрафторид кремния. Процессы получения кремния химическим путем являются опасными и сложными. Известны исследования и эксперименты, проведенные с целью перевода молекул SiF4 в возбужденное состояние под действием излучения СО2-лазера с последующим распадом SiF4 и выделением радикала Si. (N.R. Jsenor. Сanadien Jurnal Physic 51, 1281, 1973). Известны исследования и эксперименты по использованию тетрафторида кремния (SiF4) в качестве кремнийсодержащего соединения для получения кремния с помощью физических процессов, в частности, путем разложения газообразного SiF4 под действием лазерного излучения. Были проведены эксперименты, в которых газообразный тетрафторид кремния (SiF4) при давлении в несколько торр в замкнутом объеме подвергался воздействию излучения СО2-лазера мощностью ((![способ получения кремния из газообразного тетрафторида кремния и устройство для его осуществления, патент № 2066296](/images/patents/406/2066051/956.gif)
В качестве лазера 1 используется СО2-лазер типа ЛТУ-0501 мощностью до 5 кВт, изготовленный на Ангарском электролизном химическом комбинате. Реакционная камера 3 выполняется в виде трубки из нержавеющей стали диаметром 40 мм, длиной 140 мм, толщина стенки 3 мм, с обеих сторон которой торцевые отверстия-окна в трубке закрываются пластинами 4 из хлористого калия. Перед началом работы полость реакционной камеры 3 подвергается откачке с помощью вакуумного насоса 9 до 2
![способ получения кремния из газообразного тетрафторида кремния и устройство для его осуществления, патент № 2066296](/images/patents/406/2066004/183.gif)
![способ получения кремния из газообразного тетрафторида кремния и устройство для его осуществления, патент № 2066296](/images/patents/406/2066205/8594.gif)
При этом кремний в виде мелкодисперсного порошка осаждался на улавливателе 6, установленном соосно струе SiF4, поступающей через патрубок 5. После прекращения процесса улавливатель кремния 6 удаляют из реакционной камеры 3. В течение 3-4 мин работы на улавливателе 6 осаждалось 1,5-2 г кремния с чистотой 99% Реакционные газы, удаляемые из реакционной камеры 3 через патрубок 8, подвергают очистке на фильтре 10. Описанный способ и устройство создают основу для проектирования промышленной установки по производству кремния из тетрафторида кремния. При промышленном применении заявляемого способа и устройства может быть решена проблема уменьшения стоимости чистого кремния. Один моль квантов СО2-лазера составит при КПД 20% около 1,34
![способ получения кремния из газообразного тетрафторида кремния и устройство для его осуществления, патент № 2066296](/images/patents/406/2066004/183.gif)
![способ получения кремния из газообразного тетрафторида кремния и устройство для его осуществления, патент № 2066296](/images/patents/406/2066004/183.gif)
Класс C01B33/03 разложением галогенидов кремния или галогенсиланов или восстановлением их водородом в качестве единственного восстанавливающего агента