Кремний кристаллический: свойства

Содержание:

1. Свойства кристаллического кремния
2. Виды кремния
3. Производство

Кристаллический кремний - основная форма элемента, в которой его используют для производства фотоэлектрических преобразователей энергии и твердотельных приборов с помощью планарной технологии. Также сегодня активно применяют кремний в виде эпитаксиальных пленок аморфной и кристаллической структуры на разнообразных подложках.

Свойства кристаллического кремния

Основная примесь в кристаллах - углерод. Также кремний содержит много легирующих компонентов: алюминий, бор, фосфор. Кристаллы, которые используют для производства разных марок алюминиево-кремниевых сплавов, должны соответствовать определенным требованиям. На поверхности таких кусков допустимы брызги кремния, частицы противопригарной засыпки, незначительные включения шлака, ликвационные наплывы и пленки побежалости.

Кремний при концентрации 0,4-0,5% раскисляет сталь и улучшает ее литейные свойства. Он увеличивает жидкотекучесть, плотность отливки и линейную усадку, а также снижает горячеломкость. При превышении порога в 0,5% жидкотекучесть резко уменьшается. Горячеломкость сплава возрастает, а качество структуры снижается.

Виды кремния

Специалисты выделяют следующие виды кремния в зависимости от способов использования:

1. Кремний электронного (наиболее высокого) качества для производства микросхем и твердотельных электроприборов. Концентрация основного вещества в таком кремнии не должна быть ниже 99,999%.
2. Кремний солнечного качества для производства ФЭП. Объем кремния достигает 99,99%.
3. Технический кремний с примесью углерода, алюминия, бора и фосфора. Он содержит не менее 98% кремния и служит материалом, из которого получают поликремний.

С учетом способов перекристаллизации выделяют следующие виды кремния:

1. Монокристаллический кремний для полупроводников.
2. Поликристаллический кремний электронного или солнечного качества. Его используют при производстве ФЭП и твердотельных электроприборов.

Поликремний - промежуточное звено между аморфной и кристаллической модификациями. Такую форму удобно перерабатывать и очищать с помощью фтора или хлора.

К продуктам переработки поликремния относятся:

• мультикремний;
• монокристаллический кремний;
• скрап;
• профилированные кристаллы;
• технический кремний;
• отходы в виде обрезков и осколков.

Каждый продукт находит практическое применение. Промышленность полностью использует кремний, благодаря чему его производство становится безотходным. Качество материала остается высоким при низкой себестоимости.

Производство

Чтобы получить кремний, применяют метод восстановительной плавки кварцита в электродуговых печах. Готовый продукт служит материалом для кремнийсодержащих сплавов, кремнийорганических составов и т.д.

Кремний выпускают в виде кусков размером от 20 до 30 мм. Допустимое количество фракции менее 20 мм — не выше 10% от общей массы партии. На поверхности кристаллов кремния не должно быть визуально заметных инородных включений. Если при саморазламывании горячих слитков поверхность темнеет, то это не считается признаком брака. То же касается оттенка побежалости.