Получение высокочистого моноизотопного силана Si28H4

• Автор: Трошин, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 103 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Свойства силана.

1.2. Свойства тетрафторида кремния

1.3. Свойства и получение гидрида кальция.

1.4. Методы получения силана по реакции взаимодействия

тстрафторида кремния с гидридом кальция.

1.5. Методы анализа силана

1.6. Методы очистки силана

ГЛАВА И. Синтез силана по реакции взаимодействия тетрафторида

кремния с гидридом кальция.
2.1. Получение гидрида кальция
2.2. Синтез силана в проточном реакторе.
2.2.1.Влияние температуры и времени контакта
реагентов на степень превращения Б1р4.
2.2.2. Определение примесного состава силана.
2.3. Исследование реакции взаимодействия Э1р4С СаН
в статических условиях
2.3.1. Влияние давления и температуры на степень превращения Б1р4
2.3.2. Влияния дисперсности СаН2 на степень превращения Б1р4
2.3.3. Влияния соотношения реагентов на степень превращения Б1Р4
2.3.4. Выход силана при синтезе в статических
условиях
2.3.5. Определение примесного состава силана,
полученного в статическом методе
2.4. Термодинамическая оценка возможности протекания
химических реакций, приводящих к потере 1Р4
ГЛАВА III. Получение высокочистого моноизотопного силана
3.1.Синтез Н4 по реакции 8р8Р4 с СаНг
3.2. Определение содержания кремния в Б Р4 и 81 Н4
3.3. Определение примесного состава Б8Н4.
3.4. Глубокая очистка Н4 методом низкотемпературной ректификации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В связи с этим, задача разработки методики получения высокочистого изотопнообогащенного кремния является актуальной. Основными требованиями, предъявляемыми к методам синтеза с участием изотопнообогащнных веществ являются исключение изотопного разбавления и высокий выход продукта. Кроме того, получаемый продукт должен иметь достаточно низкий уровень содержания примесей. Перспективным исходным соединением для получения кремния является тетрафторид кремния Р4. Тетрафторид кремния доступен, легко подвергается очистке моноизотопность фтора Р не осложняет процесса изотопного разделения. Известным методом получения кремния из его тетрафторида является превращение тетрафторида кремния в силан БИТ с последующим термическим разложением силана на поликристаллический кремний и водород. Достоинством этого метода получения кремния является возможность глубокой очистки силана 7. Кроме того, свойства, методы анализа и методы глубокой очистки силана хорошо изучены, так как метод получения высокочистого кремния из силана широко применяется в полупроводниковой промышленности. Поэтому, для получения изотопно и химически чистого кремния из тетрафторида кремния была выбрана следующая схема тетрафторид кремния переводили в гидрид кремния Н4, который после глубокой очистки разлагали на поликристаплический кремний и водород. Целью настоящей работы являлось разработка метода синтеза высокочистого изотопнообогащнного гидрида кремния Н4 по реакции Р4 с гидридом кальция СаН2 и глубокая очистка Н4. Важной частью нашей работы является изучение возможности изотопного разбавления кремния при контакте тетрафторида и гидрида кремния Р4 и 88Н4 с реагентами и материалами аппаратуры, содержащими кремний природного изотопного состава. Диссертация состоит из введения, трх глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. В первой главе содержится обзор работ, посвящнных физикохимическим свойствам силана, тетрафторида кремния и гидрида кальция, методам получения, анализа и очистки силана. Во второй главе описана разработка метода синтеза силана по реакции тстрафторида кремния с СаН2 в проточном реакторе и в статических условиях при повышенном давлении Г4. В третьей главе описаны метод получения изотопнообогащнного гидрида кремния по реакции тетрафторида кремния с гидридом кальция в проточном реакторе и глубокая очистка гидрида кремния Н4 методом низкотемпературной ректификации. Проведены исследования с целью определения возможности изотопного разбавления кремния на стадиях синтеза и глубокой очистки Н4. Показано, что на стадиях синтеза и очистки Н4 изотопного разбавления кремния в пределах погрешности анализа не происходит. Силан БН при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ. Молекула силана имеет тетраэдрическое строение с атомом кремния в центре 9. Необходимые для нашей работы физикохимические свойства силана приведены в таблице 1. Таблица 1. Критическое давление, атм. Как видно из таблицы 1. Повидимому, наиболее достоверными являются более поздние данные, приведнные в работе и. В работах 9 обобщены литературные данные по физикохимическим и термодинамическим свойствам силана. Температурная зависимость давления насыщенного пара силана описывается уравнением 9, с. Ран4 6. Т 0. Т 1. Рбн давление насыщенного пара силана, мм. Т температура, К. При температуре выше 0 С силан разлагается на кремний и водород 8. По данным работы 9, с. КР. Р текущее давление силана, мм. Р0 начальное давление силана, мм. К константа скорости разложения, с1 I время, с. При контакте силана с воздухом или кислородом наблюдается самовоспламенение. Условия образования и воспламенения смесей силана с кислородом и воздухом изучены в работах ,,. По данным работы при давлении 9,8 4 Па нижний предел воспламенения Н4 в воздухе равен 1, об. При избытке кислорода окисление силана идет до диоксида кремния 8Ю2, а при его недостатке процесс протекает с образованием продуююв желтого или коричневого цвета, состоящих из полимерного просилоксана НХ и производных кремневой кислоты 9, с.