Спосіб очищення металургійного кремнію

1. Спосіб очищення металургійного кремнію, що включає введення кремнію в розплав металурозчинника, нагрівання цього розчинникарозплаву, кристалізацію кремнію, масоперенос 3 59518 бувається його кристалізація не тільки на запалі, але і об'ємі рідкої фази, крім того швидкість росту осідаючого кремнію зменшується у зв'язку зі збільшенням товщини на запалі кристалу кремнію, який має низьку теплопровідність. Кількість кремнію, що пройшов очищення в згаданому способі, визначається завантаженням його, закріпленням на дні тигля, що обмежує продуктивність обладнання, яке реалізує спосіб. Масоперенос розчинного кремнію дозаправки шляхом природної конвекції обмежує швидкість росту осадкового на запалці кремнію, у зв'язку з тим, що він не дозволяє досягнути товщини пограничного дифузійного шару менше 1 мм. В основу пропонованої корисної моделі поставлене завдання створити новий спосіб очищення кремнію з підвищеною продуктивністю й чистотою кремнію. Поставлене завдання досягається тим, що в способі очищення металургійного кремнію, який включає введення кремнію в розплав металурозчинника, нагрівання цього розчину-розплаву, кристалізацію кремнію, а потім розчин-розплав примусово переміщують, кристалізація і зростання кристалів відбувається у створеній низькотемпературній зоні тигля при фіксованій температурі, на початку процесу виконують температурний стрибок від 1200 °С до 1250 °С, при цьому кристалізація відбувається у розчині-розплаві у контейнері, який занурений у тиглі з шаром олова і галію у співвідношенні 2:3 частин від маси. Введення металургійного кремнію в розчин-розплав здійснюють циклічно. Особливістю пропонованого способу є відсутність запалу, тому ріст кристалів кремнію відбувається у низькотемпературній зоні тигля, крім того відсутній так званий «скелетний ріст» кристалів кремнію, а також стрибок температури у пропонованому способі утворює швидкий процес і сприяє швидкому зростанню дрібних кристалів і збільшення їх у розмірі без захвату розчинника. Такий процес дозволяє отримати ріст кристалів кремнію до 7-10 мм, які дуже добре звільнюються від розчинника, завдяки тому, що різні фізичні властивос Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 4 ті олова і галію дозволяють використовувати звільнення кристалів. Для реалізації пропонованого способу, що використовувався у прикладі, кремній 99 мас. % і галій марки ГЛ - 00 класу чистоти В 4 та олово ОВЧ - 000, класу С 5. Для здійснення процесу очищення кремнію в тигель завантажують розчинник, який складається із двох компонентів олова і галію з оптимальним співвідношенням 2:3 від маси. Потім вмикають нагрів і підвищують температуру до розплаву олова. В цей розплав занурюють двокамерний контейнер, що має дно, яке повільно переміщується вертикально, а у нижній частині контейнера розташовують кремній, призначений для очищення. Заглиблення контейнера у тиглі відбувається таким чином, що рівень розплаву-розчину, розташованому у верхньому контейнері, займає 8/10 висоти рівня. Дно двокамерного контейнеру зберігає глибину дифузійного шару, а шар олова є транспортним засобом для переміщення кремнію. Після розміщення в контейнері розчину відтворюють нагрів його до температури, при якій розчинність кремнію в галії складає 10-15 % за масою. При досягненні заданої температури процес відбувається до отримання перенасиченого розчину і початку кристалізації кремнію. У подальшому робиться температурний стрибок, і процес ведуть при одній заданій температурі до остаточної нової перекристалізації кремнію, а завершують процес, коли кремній з нижнього контейнеру переходить у верхній, тобто до остаточної кристалізації. Після закінчення процесу здійснюють заміну двокамерного контейнеру іншим, заздалегідь підготовленим, з новим кремнієм. Після розділення кремнію вирощують злиток монокристалу за методом Чохральского, де відбувається очищення кремнію від галію. Вирощений 2 злиток має питомий опір 0,009-0,9 омсм , а продуктивність 6-7 кг на годину. Тільки використання вищезгаданих суттєвих і нових ознак пропонованого способу дозволяє підвищити продуктивність і чистоту отриманого кремнію, що підтверджується дослідом. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601