路辉
,
谢刚
,
俞小花
,
田林
,
侯彦青
,
谢红艳
钢铁钒钛
通过高钛渣高温氧化焙烧试验,研究焙烧前后物相结构转变与化学组成变化,并对高温氧化焙烧过程中高钛渣各组分的化学行为进行热力学讨论.结果表明:在1000℃条件下氧化焙烧,黑钛石相与锐钛矿大部分发生晶型结构变化,转变为金红石型TiO2.探索高钛渣氧化焙烧的热力学规律,为火法处理高钛渣提供理论依据,对于改造传统处理高钛渣工艺具有重要的意义.
关键词:
高钛渣
,
氧化焙烧
,
晶型转变
,
热力学
侯彦青
,
谢刚
,
陶东平
,
俞小花
,
田林
,
杨妮
材料导报
阐述了挥发性硅化物还原或分解法和冶金级硅精炼法生产太阳能级多晶硅的生产工艺.目前生产多晶硅的主要方法是改良的西门子法,但该方法在降低生产成本上显得力不从心.冶金级硅精炼法是一种制备低成本太阳能级多晶硅的方法,然而该方法不能有效地去除B和P,只能选择B和P含量很少的冶金级硅为原料制备多晶硅.锌还原法是生产低成本太阳能级多晶硅的优势方法,分析表明锌还原法与西门子法相结合不失为生产多晶硅的好方法.
关键词:
多晶硅
,
太阳能级
,
锌还原法
,
冶金级硅精炼法
侯彦青
,
谢刚
,
陶东平
,
俞小花
,
李荣兴
,
宋东明
中国有色金属学报
应用有关热力学数据研究了与多晶硅主要生产工艺即西门子法相关的“Si-Cl-H”三元系的复杂化学反应,研究SiCl4氢化转化为SiHCl3过程中可能发生的15个反应,给出15个反应的ΔGθm -T图；并确定5个独立的反应,给出这5个独立反应的KθP -T图;高温时主反应(1)的Kp增长较慢,而反应(2)和(5)的KθP快速增大,1 373K时,主反应(1)的KθP较小,为0.157 1.进一步研究温度、压强和进料配比nH2/nsicl4对SiCl4氢化率的影响,并绘制出SiCl4氢化率随这些因素的变化曲线.结果表明:当压强和进料配比一定时,SiCl4的氢化率随温度的升高先增加后降低;增大压强或增加进料配比nH2/nsiCl4都会提高SiCl4的氢化率;SiCl4氢化转化为SiHCl3过程的最佳操作条件为温度为1 000℃,压强为0.3 MPa,进料配比nH,/nSiCl4为4,在此条件下,SiCl4的氢化率为25.78％.
关键词:
SiCl4
,
SiHCl3
,
热力学
,
转化
聂陟枫
,
谢刚
,
侯彦青
,
崔焱
,
李荣兴
,
俞小花
人工晶体学报
考虑西门子反应器中对流、辐射以及化学反应热三种热传递形式,建立了硅棒的二维轴对称热传递模型.相比于对流和化学反应热,辐射是最主要的传热方式.基于此模型分析了12对棒西门子反应器中硅棒辐射位置和反应器壁发射率对硅棒内部径向温度分布以及电流密度分布的影响.结果表明:直流电加热时,硅棒内部径向方向上形成了明显的温度梯度,且外环硅棒内部温度梯度要大于内环硅棒温度梯度;降低反应器壁发射率,外环硅棒温度梯度减小,电流密度分布更为均匀.
关键词:
热量传递
,
硅棒
,
电加热
,
西门子反应器
宋东明
,
谢刚
,
马卓煌
,
陈丽娟
,
张艺
,
侯彦青
功能材料与器件学报
多晶硅是主要功能半导体材料.磷作为主要施主杂质,其含量直接影响多晶硅的半导体性能.多晶硅制备普遍采用改良西门子工艺,在密闭、复杂的动态工艺系统中,磷存在的化合物、含量及转化,无法实际有效掌握、但又非常重要;利用Aspen plus等软件对流程中主要的工艺系统模拟计算,并结合热力学反应分析,研究磷的分布规律、存在形式和量化含量;研究发现磷的主要化合物类型除PCl3,在还原或氢化炉这种高温、富氢条件下,PCl3会转化成PH3.在还原过程中磷存在富集效应.尾气回收解析塔解析效果的好坏影响着磷去除效果.研究结果表明,若要使还原多晶硅产品符合国标太阳能三级磷≤7.74ppba的要求,则对本文建立的模拟工艺流程,需要精馏前、后的SiHCl3中P应分别≤2557 ppbw和1.79ppbw.
关键词:
聂陟枫
,
谢刚
,
侯彦青
,
崔焱
,
李荣兴
,
宋东明
人工晶体学报
本文考虑包括热辐射在内的质量传递、动量传递、能量传递三维模型,利用流体力学计算软件,对12对棒西门子多晶硅CVD还原炉硅沉积过程的传热情况进行数值模拟.应用传热模型计算了实际还原过程的总能耗,并与实际生产运行测量值进行比较,相对误差为7.1％,表明传热模型准确可靠.基于DO离散坐标辐射模型,详细分析了硅棒与反应器壁间的辐射换热情况,探讨了硅棒生长过程中内、外环硅棒辐射能的变化趋势以及不同器壁发射率对还原炉内辐射能的影响.结果表明:辐射换热是硅沉积过程最主要的热量传递形式;外环硅棒的辐射能远大于内环硅棒的辐射能,并且外环硅棒的辐射能随硅棒直径的增大而增大;硅棒辐射能随着反应器壁材料发射率的增大而增大,并采用典型工况数据,计算了不同反应器壁材料发射率条件下的产品单位质量理论能耗.
关键词:
辐射换热
,
CVD还原炉
,
多晶硅
,
数值模拟
,
改良西门子法
侯彦青
,
谢刚
,
俞小花
,
李荣兴
,
宋东明
中国有色金属学报
根据相关热力学数据,首先计算并拟合得到Si-Cl-H三元系中气相Cl与H原子的摩尔比(nCl/nH)与反应达到平衡时的气相Si与Cl原子的摩尔比(nsi/nCl)Eq的关系.为了得到合理的SiCl4 (STC)和SiHCl3 (TCS)的进料配比,详细分析TCS与STC的3种配比(nTCS/nSTC分别为1/4、1和4)时温度、压强以及进料配比对Si沉积率的影响.结果表明:以STC和TCS的混合物为原料时,最佳温度为1400K,压强为0.1MPa.为了保证硅产率达到可工业化生产的35％以上,当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为1/4时,原料中nCl/nH为0.055;当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为1时,原料中nCl/nH比为0.07;当原料摩尔比(nTCS/nSTC)为4时,原料中nCl/nH为0.09.随着硅原料中TCS所占比例的增大,在较高的nCl/nH下,就可以得到较高的硅产率.最后分析得到:当选定原料配比时,要得到合理的硅产率,所需要控制nCl/nH的范围;当进料中nCl/nH一定时,要得到合理的硅产率,需选择原料配比的理想范围.
关键词:
西门子法
,
SiHCl3
,
SiCl4
,
多晶硅
,
硅产率
彭如振
,
李荣兴
,
俞小花
,
侯彦青
,
谢刚
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.020
铝电解工业越来越多的采用石墨阴极,石墨阴极具有良好的导电性能,但石墨不被铝液湿润且和铝液形成Al4 C3,导致铝电解槽运行寿命短.可湿润TiB2涂层阴极因节能和延长槽寿命能够给铝电解工业带来显著效益.等离子喷涂是一种高效、灵活的沉积涂层的方法 ,能够在形状复杂或大表面积的基体上沉积金属间化合物、陶瓷或复合材料,涂层厚度可从数微米到数毫米.等离子喷涂制备可湿润性TiB2涂层阴极是可行有效的方法 ,本文评述了等离子喷涂制备可湿润TiB2阴极涂层的研究进展,简述了等离子喷涂工艺受到的影响因素(包括粉末性质、基体表面形貌和焰流性质)和涂层与基体材料结合的机制(包括机械结合、冶金结合和物理结合),分析和讨论了TiB2粉末制备、基体预处理、等离子喷涂工艺参数、涂层显微结构和性能等.最后,指出了等离子喷涂制备可湿润性TiB2涂层阴极工艺将来研究需要解决的几个关键问题.
关键词:
等离子喷涂
,
可湿润阴极
,
TiB2涂层
,
结合机制
,
氧化
,
导电性
