吴永
,
王伟
,
刘晓瑞
中国有色金属学报
联系生产实际对西门子法三氯氢硅氢还原反应体系的反应做了归类分析,选用可靠适用的热力学基础数据,设计合理计算方案,计算分析16个反应在反应温度区及附近温度区的吉布斯自由能和标准平衡常数数值,利用反应耦合理论提供了将SiHCl3(g)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)作为主反应的热力学依据,确认该主反应与关键组分SiHCl3(g)的两个热分解生成有Si(s)和SiCl4(g)的反应构成的平行反应为生成Si-CVD的主要反应.在此基础上,应用L-H均匀表面吸附理论,借助非均相气-固相催化反应模型方法,导出该还原Si-CVD过程的本征速率方程-rAs=ksc1cA +ksc2cA2+ksc3cA4,进而线性化变换为等价的拟一级不可逆反应动力学模型-RAS=ksc,djcA,dj(简写为-RAss=kscccA),便于动力学参数测定和后续建立宏观动力学模型.
关键词:
反应工程
,
多晶硅
,
西门子法
,
三氯氢硅氢还原反应
,
化学气相沉积
,
热力学分析
,
本征动力学模型
冉祎
,
兰天石
,
覃攀
,
戴晓雁
,
印永祥
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2007.04.025
区别于改良西门子法、硅烷法、碳热还原法、区域熔炼法等多晶硅生产工艺,利用等离子体技术,建立了以硅的氯化物为原料,一步法制备多晶硅的实验装置和工艺流程,并在此基础上进行了粒状多晶硅制备的实验.实验表明,SiCl4单程转化率超过70%,多晶硅选择性60%.利用XRD、SEM、AS等分析手段,对所得产物进行了表征.与纯度为7个9的多晶硅标样的比较表明,实验产物达到了太阳能级.此方法为多晶硅生产极大地放宽了原料选择条件,为低成本生产太阳能级多晶硅提供了一种新的途径.
关键词:
多晶硅
,
等离子体
,
四氯化硅
,
一步法
,
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
吴永
中国有色金属学报
在已导出西门子法三氯氢硅氢还原生成Si-CVD过程本征动力学模型基础上,结合钟罩还原炉内气相物料的基本流动特征和传递-反应-CVD过程,采用反应工程学经典方法,对关键组分在圆柱状硅芯表面CVD层的浓度分布进行分析,导出浓度分布微分方程(零阶贝塞尔方程)和积分方程(零阶贝塞尔函数),建立了Si的沉积速率模型,即考虑CVD层浓度分布时的平均沉积厚度模型和沉积质量模型,忽略CVD层浓度分布时的平均沉积厚度简化模型和沉积质量简化模型.
关键词:
反应工程
,
多晶硅
,
西门子法
,
三氯氢硅氢还原反应
,
化学气相沉积
,
宏观动力学模型
