晶体制备二.ppt

生长机理 主要的有用金属催化剂制备一维纳米材料的VLS 机理 不用催化剂的VS 机理 用固体衬底作为原料的SLS 机理 前驱体辅助机理 生长条件 原料、蒸发温度、收集温度、有无催化剂及种类、压强以及载气 溅射法 原理 在阴极(靶材)、阳极之间施加上百伏的直流电压，使处于两极之间的气体（惰性气体或其它气体）产生辉光放电，放电中的阳离子在外场作用下向阴极撞击，靶材的原子由表面蒸发出来，被惰性气体冷却而凝结或与活性气体反应而形成纳米微粒 特点 无须坩埚 靶材可以上下、两侧放置 靶材可为高熔点材料 通过改变靶材面积提高反应速度 可制备纳米化合物 可制备纳米颗粒薄膜 由于靶材和温度的原因，一般用来制备薄膜材料，很少被用来制备一维纳米材料，目前只有在纳米硼丝的制备上是比较成功的 END 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 奇克劳斯基法 (直拉法) 高纯硅的制备 1,硅是第四族元素，具有银白色金属光泽，其晶体硬而脆 2,硅在地壳中含量27% ，仅次于氧 3, 来源:石英砂和硅酸盐 4,95%-99%的硅称为粗硅或工业硅 是用石英砂与焦炭在碳电极地电弧炉中还原制得的，主要杂质为铁，铝，碳，硼，铜等 反应式 reaction equation 冶金级硅的提纯：化学提纯和物理提纯 化学提纯 三氯氢硅法 硅烷法 物理提纯 络合物形成法 固体吸附法 部分水分解法 精馏法(常用的) 主要反应 副反应 三氯氢硅法 三氯氢硅的制备 组分 沸点/℃ 组分 沸点/℃ SiH4 -111.8 SnCl4 113 SiH3Cl -30.4 CrO2Cl2 116.7 SiH2Cl2 8.3 VOCl3 127 BCl3 13 AsCl3 130 SiCl4 57.6 TiCl4 136 PCl3 76 PCl5 160 CCl4 77 AlCl3 180(升华) POCl3 105.3 其他金属杂质氯化物 200 SiHCl3 31.5 粗制SiHCl3中各种可能组分的沸点 连续精馏提纯 主要反应方程式 伴随的反应 三氯氢硅氢还原 硅烷法 硅烷的制备 SiH4 preparation 采用硅化镁在液氨中与氯化氨反应来制取硅皖，液氨既是溶剂也是催化剂 1，Mg2Si:NH4Cl=1:3配比的料加入反应釜中 2，Mg2Si:液氨＝1：10配比加进液氨 反应生成的硅皖通过液氨回流器进入纯化系统，硅皖带走的氨气在回流器中液化，返回到发生器中继续使用，硅皖中的杂质乙硼烷与氨络合生成固态络合物B2H6·2HN3，在排渣时排除 反应方程式 reaction equation 硅烷的提纯 purification of SiH4 可以用低温精馏和吸附法进行提纯，但硅烷沸点太低，目前多用吸附法提纯，采用分步吸附法 0.4nm分子筛－除去较多量氨气，水，一部分的磷烷，砷烷，乙炔，硫化氢等 0.5nm分子筛－除去余下的氨气，水，磷烷，砷烷，乙炔，硫化氢，同时还吸附B2H6，Si2H6 13X分子筛－除去烷烃，醇等有机大分子 然后用常温和低温二级活性炭－进一步除去B2H6，砷烷，磷烷 吸附后的硅烷可以经过热分解提纯，因一些杂质的氢化物热稳定性差，在一个大气压下，680℃时分解率可达99.6％ 分解的化学方程式为 拉晶的过程 拆炉 清洁热场 安装热场 装料 抽真空 化料 稳定 引细晶 放肩 转肩 等径生长 收尾 冷却 晶体直径控制和观测 弯月面：熔体硅有一弯月形的表面，这个弯月面作为毗连硅晶体的亮区是可以看见的，通过检测弯月面的尺寸，可以确定硅晶体的尺寸，从而来控制晶体生长速度 晶体成像法：用望远镜在观察孔中目测观察得到 称重法：把晶体或熔体在生长过程中的重量变化信号取出，与设定拉晶速度比较后，取其偏差信号作为控制信号，以达到控制晶体生长速度的目的 润晶:当熔体温度稳定在稍高于熔点,将籽晶放在上面烘烤几分钟后将籽晶与熔体熔接. 缩颈:为了消除位错要将籽晶(晶体)拉细一段 放肩:要把晶体放粗到要求的直径 等径生长:有了正常粗细后就保持此直径生长 拉光:将熔体全部拉光 拉晶过程 掺杂方式 1,原位掺杂 2,离子注入 3,扩散掺杂法 4,中子嬗变掺杂 轻掺杂 (几十Ω?cm以上) ,中等掺杂(零点几至几十Ω?cm), 重掺杂(零点几Ω?cm以下) 布里奇曼法 固液界面的形状和位置 固液界面一般呈凸面,平面和凹面三种形态 固