创大钢铁,免费钢铁商务平台

购物车(0)

创大钢铁首页

现货行情

综合指数

您的当前位置: 首页 > 钢百科 > 主题学习 > 产品百科 > 有色

发布时间:2008-08-02 00:00 作者:互联网 来源:百科
1263
硅silicon元素符号Si,半金属,在元素周期表中属ⅣA族,原子序数14,原子量28.0855,金刚石型晶体,常见原子价为+4。1810年瑞典人贝采利乌斯(J.J.Berzelius)在加热石英砂、炭和铁时,得到一种金属,根据拉丁文silex(燧

silicon

元素符号Si,半金属,在元素周期表中属ⅣA族,原子序数14,原子量28.0855,金刚石型晶体,常见原子价为+4。

1810年瑞典人贝采利乌斯(J.J.Berzelius)在加石英砂、炭和时,得到一种金属,根据拉丁文silex(燧)命名为silicon。当时得到的实际是硅铁,1824年分离出硅,定为元素。至1854年法国人德维尔(S.C.De-ville)用混合氯化物熔盐电解法制得晶体硅;以后,得到纯度超过99%的纯硅;更后,美国杜邦公司还原四氯化硅得到纯度超过99.97%的针状硅。

硅的地壳丰度仅次于氧,达到25.8%。硅在自然界中,主要的赋存形式为同氧结合成二氧化硅属的硅酸盐,最纯的硅矿物是石英和硅石

性质和用途金属硅的性质和相近。

[硅的主要物理性质]

硅具有半导体性质,其禁带宽度(300K)为1.107电子伏,本征电阻率(300K)为2.3×10欧姆·厘米,电子迁移率(20)为1350厘米/(伏·秒),空穴迁移率(20)为480厘米/(伏·秒),电子扩散系数(300K)为34.6厘米/秒,空穴扩散系数(300K)为12.3厘米/秒。

钢铁工业中广泛用硅铁作合金添加剂,在多种金属冶炼中用作还原剂。冶炼铝合金时加入少量的纯度为98%的冶金级硅可大大改善合金的性能。冶金级硅的产量主要与钢铁和铝工业有关。此外纯度为98~99%的金属硅可用来生产三氯氢硅一类的中间产品,配制几百种硅树脂润滑剂和防水化合物等。

金属硅也是电子工业超纯硅的原料。单晶硅用量虽仅为全部硅消费量的1%,但占极为重要的地位,最主要的用途是用于制作大规模集成电路和功率器件。单晶硅的质量日益提高,直径不断增大,成本不断降低,生产半导体硅已成为当代重要的新兴工业。1980年世界上多晶硅的生产能力为2695吨,其中用于制作集成电路的为2110吨,用于功率元件的为247吨。主要生产多晶硅的国家为联邦德国、美国、日本等。1980年多晶硅的价格为65~83美元/公斤,用于集成电路的单晶硅为400~500美元/公斤,用于功率元件的中子掺杂单晶硅为700美元/斤,探测器级高阻单晶硅为5000~14000美元/公斤。

硅的冶炼硅是在电弧炉中还原硅石(SiO含量大于99%)生产的。使用的还原剂为石油焦木炭等,作用有三:①导电;②作为具有活性的完成还原反应;③造成一个结实、多孔性的炉床,使化学反应迅速完成。使用直流电弧炉时,能全部用石油焦代替木炭。石油焦灰分低(0.3~0.8%),采用质量高的硅石如中国硅石(SiO大于99.5%),可直接炼出制造硅钢片用的高质量硅。炼硅电弧炉向大容量发展,电炉功率由60年代的5000~7000千伏安扩大到70年代末的60000千伏安。

超纯硅(多晶硅)的制备超纯硅的生产,除个别工厂采用硅烷热分解法外,一般都采用氢还原三氯氢硅方法。

三氯氢硅的合成用金属硅和氯化氢气为原料,在流态化氯化炉中进行反应(见流态化焙烧,氯化冶金),三氯氢硅的沸点为31.5,与绝大多数杂质的氯化物挥发温度相差较大,所以可用精馏法提纯。三氯氢硅极易挥发和水解,产生强腐蚀的盐酸气,因此精馏设备必须防止水汽和空气混入。小规模生产超纯硅可采用聚四氟乙烯,特制玻璃或石英作为精馏设备材料,大规模生产则须采用耐腐蚀的金属或合金材料以免、铁、重金属杂质混入,影响超纯硅的质量(见超纯金属)。

三氯氢硅氢还原在超低碳不锈钢或镍基合金制成的水冷炉壁还原炉内,用氢将三氯氢硅还原成硅。炉内有不透明石英钟罩(有透明石英内层和观察孔)和用细硅芯或管制成的发热体。细硅芯是用超纯硅在特制的硅芯炉内制成。在进行化学气相沉积之前,由于硅在常温时电阻率很高,因此硅芯须在石英罩外用电阻加热至300或用几千伏的高压电启动。经过提纯的氢气(含水蒸气量很少,露点在-70以下)在挥发器中将三氯氢硅自炉底带入炉内,于1100~1150进行还原反应,使硅沉积在发热体上。

二氯化硅在高温是稳定的,在较低温度时生成少量的[SiCl],这是一种油状物质,容易与水汽反应腐蚀炉壁。由于SiCl的生成影响硅在高温时的实收率;同时因为难于达到平衡情况,使硅的沉积速度较慢,三氯氢硅氢还原法所生产的多晶棒,供区域熔炼法生产单晶硅用的硅棒直径为50~100毫米。供直拉法生产单晶用的硅棒直径为50~150毫米。还原尾气中的三氯氢硅和四氯化硅在-80以下冷凝回收。氢气净化后可以循环使用。

三氯氢硅氢还原制取超纯硅的方法沉积速度较慢,一般不超过0.5毫米/时。消耗电能很多,副产品四氯化硅量大,因此研究了很多新的综合利用方法。根据已发表的资料,其中最有前途的方法是将四氯化硅转化为三氯氢硅、二氯二氢硅、硅烷,然后还原或分解成为超纯多晶硅。

多晶硅纯度的鉴定主要通过测定电阻率并计算杂质浓度,能保证多晶硅产品质量达到n型电阻率大于300欧姆·厘米(其中500~1000欧姆·厘米的产品达到60~70%),p型电阻率大于3000欧姆·厘米(其中5000~10000欧姆·厘米的产品大于50%)。最高质量的多晶硅纯度能达到n型电阻率1000~2000欧姆·厘米。p型电阻率5000~10000欧姆·厘米。


备注:数据仅供参考,不作为投资依据。
免责声明:本站发布此文目的在于促进信息交流,不存在盈利性目的,此文观点与本站立场无关,不承担任何责任。本站欢迎各方(自)媒体、机构转载引用我们文章(文章注明原创的内容,未经本站允许不得转载),但要严格注明来源创大钢铁;部分内容文章及图片来自互联网或自媒体,我们尊重作者版权,版权归属于原作者,不保证该信息(包括但不限于文字、图片、视频、图表及数据)的准确性、真实性、完整性、有效性、及时性、原创性等。未经证实的信息仅供参考,不做任何投资和交易根据,据此操作风险自担。
相关现货行情
名称 最新价 涨跌
螺纹钢 3860 -30
低合金板卷 3890 -
低合金中板 4410 -70
汽摩配管 5790 -40
工字钢 3880 -30
镀锌板卷 4310 -50
角钢 14250 -300
冷轧无取向硅钢 5090 -
拉丝材 3640 -50
硅铁 6850 0
低合金方坯 3440 +10
粉矿 730 -
等外级焦 1760 -
铝锭 19240 +80
重废 2150 -50