
六氟化硫的合成过程概述
第一步:制备粗硅。硅石的制取是第一步,将硅石(SiO2)与适量的焦炭混合,然后在高温电炉中加热,温度控制在大约摄氏一千六百度至一千八百度之间。经过这一步骤,我们可以得到纯度为百分之九十五至百分之九十九的粗硅。化学反应过程大致如下:SiO2与碳发生反应,生成硅和一氧化碳(CO)。粗硅通过电炉底部放出后,再经过浇铸处理成锭。经过酸处理的粗硅纯度甚至可以高达百分之九十九点九。
第二步:合成SiHCl3。在这一步骤中,我们将粗硅粉与干燥的氯化氢气体在合成炉中进行反应,合成炉的温度控制在摄氏二百五十度。主要反应式是:硅与氯化氢反应生成SiHCl3和氢气。随后是SiHCl3的提纯过程,由于合成的SiHCl3往往含有硼、磷、砷等杂质,这些杂质对单晶硅的质量有严重影响,因此必须去除。近年来,随着技术的发展,SiHCl3的提纯方法也在不断进步。其中精馏法由于其工艺简单、操作方便的特点,在工业上得到了广泛应用。精馏法是基于SiHCl3与其杂质氯化物的沸点差异进行提纯的。一些沸点相近的杂质如BCl3和PCl3则需要采用高效精馏进行分离。络合物法在除硼方面也有较好的效果。需要注意的是,SiHCl3具有低沸点、易燃易爆的特性,因此所有操作必须在严格控制低环境下进行,操作环境温度不得超过摄氏二十五度,且整个过程需远离火源以防发生燃烧。
第三步:SiHCl3的氢还原反应。经过提纯的SiHCl3与高纯氢混合后,在摄氏一千一百五十度的还原炉中进行反应,生成我们所需的高纯多晶硅。在这个过程中,中间的化合物SiHCl3被转化为我们需要的元素形态——硅。这个反应的总化学方程式为:SiHCl3与氢气反应,生成硅和三氯化氢(HCl)。生成的高纯多晶硅会沉积在多晶硅载体上。这一步骤是硅生产过程中的重要环节,它完成了从化合物到单质的关键转化。
