Mi a különbség az oxigénes és az oxigén nélküli szilícium fém között?

A fémes szilícium egy szilícium anyag, amelynek tisztasága akár 99,999%. A modern ipar alapvető alapanyagaként széles körben használják az élvonalbeli -szakterületeken, mint például a napelemek, a félvezetők és az integrált áramkörök.

Az ipari termelésben attól függően, hogy az olvasztási folyamat során oxigént vezetnek-e be, a fémszilícium felosztható oxigén--áteresztő fémszilíciumra és nem-oxigén-áteresztő{2}} fémszilíciumra. Ez a két folyamat nem csak a szilícium anyag mikroszerkezetét határozza meg, hanem közvetlenül befolyásolja annak fizikai és kémiai tulajdonságait és alkalmazási forgatókönyveit is.

Oxigénezett silikon fémAz olvasztási folyamat során oxigén bevezetésével előállított szilícium anyagokra vonatkozik. A fűtőkemencében végbemenő redoxreakciók során (pl. Si + O2 → SiO2) az oxigén reakcióba lép a nyers szilíciummal, így stabil szilícium-dioxid (SiO2) réteget képez a felületen.

Ez az eljárás fokozza a szennyeződések (pl. vas, alumínium) eltávolítását, és tipikusan 99,5% és 99,9% közötti tisztaságú szilíciumot eredményez. A felületi SiO₂ réteg szigetelőként és korrózióálló -gátként működik, kémiailag és fizikailag megkülönböztetve a nem -oxigénezett társaitól.

A nem-oxigénezett szilícium fémet anélkül állítják elő, hogy a feldolgozás során szándékos oxigént vezetnének be. Megtartja a tiszta szilícium szerkezetet (Si) felületi oxidréteg nélkül, ami magasabb kémiai reakcióképességhez vezet. Ezt a módszert gyakran használják nagy-tisztaságú alkalmazásoknál, ahol a szilícium tovább finomítható 99,9–99,9999%-os tisztaságig (pl. 9N-minőségű szilícium félvezetőkhöz).

Az oxigén hiánya lehetővé teszi az elektromos vezetőképesség pontos szabályozását, ami kritikussá teszi az elektronika és a fejlett anyagok számára.

Szerkezetileg az át-oxigénezett szilikon felületén lévő szilícium-dioxid réteg stabil kémiai szerkezettel rendelkezik, amely jó szigetelő tulajdonságokat és kémiai stabilitást biztosít. Másrészt a nem -oxigénezett szilícium szerkezete viszonylag homogénebb, és nagyobb a kémiai aktivitása.

Ami a fizikai tulajdonságokat illeti, az oxigéntartalmú szilikon keménysége és kopásállósága általában jobb, mint a nem -oxigénezett szilikoné, a felületén lévő szilícium-dioxid réteg miatt. A nem -oxigénezett szilícium elektromos vezetőképessége viszonylag jó.

Ami az elektromos tulajdonságokat illeti, a szilícium-oxi-klorid szigetelő tulajdonságai miatt széles körben használják az integrált áramkörök gyártásában az áramszivárgás és a rövidzárlati jelenségek hatékony megelőzésére{0}}. A nem-peroxigénezett szilíciumot jó elektromos vezetőképessége miatt gyakran használják a félvezető eszközök vezető alkatrészeinek gyártásához.

Ennek a megkülönböztetésnek fontos következményei vannak az anyagok felhasználására. Az integrált áramkörök gyártása során az átmenő -oxigénezett szilícium jó szigetelő tulajdonságai és stabilitása kulcsfontosságú a chip teljesítményének és megbízhatóságának biztosításában. Ezzel szemben az oxidálatlan szilícium nagy vezetőképessége fontossá teszi olyan forgatókönyvekben, ahol hatékony vezetőképességre van szükség, például bizonyos specifikus tranzisztor-struktúrákban.

Ezenkívül a nem{0}}perovszkit szilícium kémiai stabilitása lehetővé teszi, hogy megőrizze teljesítményét zord körülmények között is, míg a nem-perovszkit szilícium előnyösebb olyan alkalmazásokban, amelyek nagyon magas vezetőképességet és viszonylag jó környezeti feltételeket igényelnek.

A szilíciumfém gyártása során a két eljárás, az oxigenizáció és az oxigénmentesítés,{0}}mindketten megvannak a maga egyedi előnyei, és különböző gyártási igényekhez és alkalmazási forgatókönyvekhez alkalmasak.

Rendkívül hatékony szennyeződéseltávolítás: Az oxigenizációs folyamat gyorsan és hatékonyan eltávolítja a szennyeződéseket, például a vasat és az alumíniumot.szilícium fémredox reakciókon keresztül. A nem -oxigénezett eljárással összehasonlítva a szennyeződés-eltávolítási hatékonyság 40%-kal-60%-kal növelhető, így a szilícium tisztasága elérheti a 99,5%-ot, ami megalapozza a kiváló minőségű szilícium anyagok gyártását.

Fokozott gyártási hatékonyság: Oxigént vezetnek be az olvasztási folyamatba, ami elősegíti a szilícium olvadék egyenletes melegítését és nagymértékben javítja a kemence hőmérsékletének egyenletességét. Ez nemcsak az olvasztási ciklus 20%-kal-30%-kal történő lerövidítését segíti elő, hanem javítja a gyártóberendezések kihasználtságát is, amely kiválóan alkalmas nagyüzemi ipari termelésre.

Anyagtulajdonságok optimalizálása: Az oxigenizációs folyamat pozitív hatással van a szilícium test kristályszerkezetére, javítja a kristályszerkezet integritását és ezáltal javítja a szilícium fizikai és kémiai tulajdonságait.

Egyszerű és könnyen vezérelhető: Az oxigén{0}}mentes eljárás kvarchomokot és faszenet használ nyersanyagként a magas-hőmérséklet-csökkentéshez, így nincs szükség bonyolult oxigéntáplálási és redox folyamatokra, és több mint 50%-kal egyszerűsödik a gyártási folyamat. Ez kevésbé bonyolulttá teszi a folyamatot, és könnyebben irányítható, különösen alkalmas kis-léptékű gyártáshoz.

Energiatakarékosság és fogyasztáscsökkentés: Mivel az oxigénmentes -folyamat nem fogyaszt nagy mennyiségű oxigént, nyilvánvaló előnye van az energiaköltségek tekintetében. Az oxigén használatával kapcsolatos további felszerelések és biztonsági költségek is elkerülhetők.

Kiemelkedő nagy tisztaságú potenciál: a nem-oxigénezési eljárásnak természetes előnye van a nagy-tisztaságú szilícium fémek előállításában. A többlépcsős desztilláció, zónaolvasztás és egyéb utólagos tisztítási módok révén a szilícium tisztasága 99,9%-ra-99,9999%-ra növelhető, ami megfelel a félvezetők, a fotovoltaik és más csúcskategóriás területeken az anyag tisztaságára vonatkozó szigorú követelményeknek.

Kohászati ​​ipar (deoxidáció és ötvözés)

Acélgyártás, öntés: deoxidálószerként (például ferroszilícium, kalcium-szilícium--alumínium kompozit deoxidálószer), a szilícium és az oxigén reakcióján keresztül szilícium-dioxid (SiO₂) keletkezik, amely csökkenti az acél oxigéntartalmát, ugyanakkor ötvöző elemként az acél szilárdságának javítására (szilárdságának javítására).

Öntöttvas gyártás: terhességi kezelésben használják, elősegíti a grafitosítást, javítja az öntöttvas mechanikai tulajdonságait (például szívósság, kopásállóság).

Alumíniumötvözet adalékok: Szilícium Szilícium-oxidot tartalmazó alumíniumötvözetet adnak az alumínium olvasztásához az alumínium folyadék folyékonyságának és szilárdságának szabályozására.

Vegyipar (szilíciumvegyületek előállítása)

Nátrium-szilikát (vízüveg) gyártása: nyersanyagként szilícium-oxidot tartalmazó kvarchomokot használnak, és nátronlúggal reagáltatva nátrium-szilikátot állítanak elő, amelyet ragasztók, mosószerek és tűzálló anyagok gyártásához használnak.

Szilikon intermedierek előállítása: Ipari szilícium finomítása szilícium-oxidot tartalmazó érceken (például kvarcon) keresztül, majd szilikontermékek, például szilikonolaj, szilikongumi stb. további szintetizálása (de a tisztasági követelmény alacsonyabb, mint a félvezető -minőségű szilíciumé).

Tűzálló anyagok és kerámiák

Tűzálló téglák és kemenceanyagok: A szilícium-dioxid (SiO₂) magas olvadáspontú jellemzőit felhasználva magas{0}}hőmérsékletnek-álló tűzálló anyagokat gyártunk kohászati ​​kemencékben, üvegkemencékben és más magas-hőmérsékletű berendezésekben.

Kerámia alapanyagok: nyersdarabok vagy mázak összetevőjeként használják a kerámiák keménységének és kémiai stabilitásának javítására.

Oxid{0}}mentesszilícium fém(nagyon alacsony oxigéntartalom, tisztaság általában 99,9%-nál nagyobb vagy egyenlő), főként az elektronikus információk, az új energia, a csúcsminőségű gyártás és más olyan területeken használják, amelyek nagyon nagy tisztaságot igényelnek.

Kiváló{0}}ötvözetek és speciális anyagok

Repülőgépes ötvözetek: nagy-tisztaságú szilícium-alumíniumötvözetek (például repülőgép--motor-alkatrészek) előállítására használják, hogy javítsák az anyag könnyű súlyát és korrózióállóságát.

Speciális kerámiák és bevonatok: precíziós kerámiák (pl. szilícium-nitrid kerámiák) vagy magas hőmérsékletű bevonóanyagok (pl. szilicid bevonatok a fémoxidációval szembeni ellenállás javítására) alapanyagaként használják.

Félvezető- és elektronikai ipar

Chipgyártás: A félvezető -minőségű, nagy- tisztaságú szilíciumból (tisztaság 99,999999999% vagy több, más néven "9N szilícium") szilícium lapkákat készítenek kristályhúzással, szeleteléssel, fotolitográfiával stb. (az PU, stb. magos integrált áramkör).

Fotovoltaikus (napelemes) ipar

Napelemek: A nagy tisztaságú poliszilíciumot (tisztaság 99,999%-os vagy nagyobb) öntési vagy kristályhúzási eljárással ingot/rudakká készítik, majd fotovoltaikus cellákká vágják, hogy a fényenergiát elektromos árammá alakítsák.

Összefoglalva, az oxigénes és oxigénmentes szilícium közötti különbség, amelyek mindegyike saját egyedi tulajdonságokkal rendelkezik, meghatározza azok alkalmasságát a különböző területeken és alkalmazási forgatókönyvekben, sokféle választási lehetőséget biztosítva a modern elektronikai és félvezetőipar fejlesztéséhez.