И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 2 (1110088), страница 326
Текст из файла (страница 326)
хрупок, выше 800 'С становится пластичным. К. прозрачен дпя ИК излучения прп длинах волн Х > 1 мкм; казф. преломления 3,565 (Х = 1,05 мкм), 3,443 (Х = 2,6 мкм), 3,45 (). = 2 — 1О мкм); от[важат. способность 0,3 (7. > 1,5 мкм). К.— полупроводник; ширина запрещенной зоны 1,21 эВ при т-ре ок. 0 К и 1,09 эВ при 300 К; концентрация носителей тока в К. с собственной проводимостью 1,5 10'е м з (300 К); темпезоатурная зависимость подвижности электронов и дырок [м У(В с)3 определяется соотв, выражениями: р„= 4,0.10в Г ' (300 ( Т< 400 К) и р = 2,5 10еТ " (150 ( Т( 400 К); при 300 К р„= 1007 = 0,145 мг/(В.
с), гв = 0,048 мгДВ с), каэф. диффузии элект- ронов 3,5 1О з м уг., дырок — 1,3. 1О ' м'/с, Электрофиз. св-ва К. зависят от природы и концентрации присутствующих примесей и структурных дефектов. Для получения монокрисгаллов К, с дырочной проводимостью используют легирующие добавки В, А1, Оа, !п (акцепторные примеси), с электронной ироволнмостью — Р, АЬ БЬ (до- норные примеси). Примеси Ац, Сп, Ре, Мп, Ч и нек-рые др. существенно снижают время жизни носителей тока в моно- кристаллах К. Макс.
р-римость примесей в К. наблюдается при 1200-1300'С и м. б. грубо оценена по значению коэф. распределения между ~верным К. и его расплавом. Акцеп- торные примеси в К. имеют 66льшие значения коэф. диф- фузии, чем донорные. Ряд примесей (!.1, Сух Ап) диффун- днрует по междоузлиям кристаллич. Решетки с очень вы- сокими скоростями. Для определения содержания примесей в К.
высокой чистоты используют прецизионные методы: спектральный и активационный анализ, метод ЭПР и др. Производят монокристаллы К. без дислокаций диамет- ром до 0,156 м. Осн. дефекты в таких монокристаплах К.— скопления собств. Междоузепьных атомов, вакансий и атомов остаточных примесей. Для определения природы и содержания структурных дефектов в К. применяют избнрат. травление (в осн. смесью к-т: НР, Нр(Ов и СН,СООН), рентгеновский и лр. методы. Электрич.
св-ва К. Могут сильно изменяться при термич. обработке. Так, нагревание монокристаллов, содержащих кислород, до 400 — 500'С приводит к увеличению электрон- ной проводимости, а при послед. нагревании до 1000- 1200'С этот эффект пропалает. Обычно термич.
обработка приводит к существ. снижению времени жизни носителей тока. Длн предотвращения вредного действия термич. обра- ботки используют предварит. обработку пов-сти моно- кристаллов К. спец. орг. реактивами, отжиг в хлорсодержа- щей атмосфере, грубую шлифовку, бомбардировку иовами и др. Методы. Прн низких т-рах К. химически инертен, при нагр. его рсакц.
способность резко возрастает. Особенно активен расплавленный К. Координац, числа атома К. 4, иногда 6 (напр., во фторосиликатах, содержащих аннан [Ярез ). Саед., где К. формально двухвапентен, по-ввщимому, со- держат связь %†% и, как правило, полимерны. Благодаря образующейся на пов-сти защитной оксндной пленке К. устойчив на воздухе даже при повыш. т-рах.
Окисляется Ов выше 400'С до ЯО (см, также Кремния аксид). Стоек к действию к-т, взаимод. только со смесью ННОз и фтористо- волородной к-ты. Хорошо реагирует с р-рами щелочей с выделением Н, и образованием силикатов. Взаимод. с Рв уже при комнатной т-ре, с остальными галогенами-при 300-500 С с образованием галогенидов ЯХв ипи Я„Хм„ (см. Кремния иадиды, Кремния фтариды, Кргмвшя ялариды). С парами 8 прн 600'С дает дисульфид 8!8, к-рый выше 600'С переходит в моносульфид %8; аналогичные, хотя и менее прочные саед., образует с Те и бе. С Н, К. непосредственно не реагирует, поэтому силины %„Н2„,2 получают косвенным путем-разложением сяли- цндов. Аморфный К.
обладает способностью растворять значит. кол-ва разл. газов, прежде всего Нг. При этом образуется твердый р-р (до 47 ат. % водорода), называемый )в-бсН, к-рый обладает полупроводниковыми св-вами. С азотом выше!000'С К. образует кремния питрид% Не, с фосфором-фосфцд ЯР, с мышьяком-арсениды ЯАяг и %АВ, с углеродом — кремния карбид ЯС, с бором — термически н химически стойкие бориды ЯВв, 8(Ве и ЯВ,2. С боль- шинством металлов лает тугоплавкие высокотвердыг си- лш(иды. Об орг. производных К.
см. Кргмпийаргапичгсниг полимеры, Кргмпийаргапичгсниг соединения, Кргмпийвлгмгп- тааргапипгсниг соединения. Попучеияе. К. производят восстаяовлением расплава ЯО2 углеродом в дуговых печах при 1800'С. Чистота техн. продукта после спец. кислотной обработки ок. 99,9%. Очень небольшие кал-ва К.
получают электролизом р-ров (Чазб!Ре или К,ЯР в расплавах. 1008 Для получения К. высокой чистоты техн, продукт хлорируют до ЯС14 или ЯНС! . Эти хлориды подвергают глубокой очистке ректификацией, сорбцией, путем часпачного гидролиэа и спец. термич. обработок, а затем восстанавливают при 1200 — 1300'С высокочистым Н, в установках нз нержавеющей стали или непрозрачного кварцевого стекла.
Восстанавливаемый К. осаждают на прутки из К. высокой чистоты. Др. проч, метод получения К. высокой чистоты основан на разложении ок. 1000'С ЯН, предварительно очищенного ректификацией, ЯН4 сийтезнруют взаимод. МВ,Я с соляной или уксусной к-той, диспропорционированнем ЯН(ОСзН,), в прнсут. На илн р-цней (4А1Н4 с ЯС14 в эфире. Перечисл. методами получают К. с суммарным содержанием остаточных примесей !0 1О 8% по массе. Монокристаллы К. выращивают по методу Чохральского или бестигельной зонной плавкой (см. Маггркристалдрр выращивание). В первом случае процесс проводят в кварцевых тиглях в вакууме нли инертной атмосфере с применением нагревателей из особо чистого графита. Масса исходной загрузки 60 — 100 кг, диаметр получаемых монокристаллов до 0,15 м, длина до 1,5-2,0 м. Зонную плавку проводят в глубоком вакууме нли атмосфере особо чистого Н ; этим способом получают наиб.
чистые монокрисгаллы. Диаметр монокрнсталлов до О,!25 м, длина до 1,5м. Легируют монокрнсгаллы непосредственно в процессе выращивания. Для получения однородных монокрнсталлов, легированных фосфором, их часто облучают медленными нейтронамн (зоб((л у), згЯ(В) з а" зтр] П рофилнр. Монокрнсталлы выращивают с помощью спец. формообразователя по способу Степанова, «горизонтальным сдергиваннеми со своб.
пов-сги расплава, кристаллизацяей на спец. дендрнтных затравках. Поликристаллич. слитки получают направленной кристаллизацией в графитовой изложнице в условиях строго контролируемого теплоотвода. Осн. иром, метод получения эпитакснальных слоев и структур К. — хим. осаждение из газовой фазы с использованием смеси особо чистых ЯС! и Н,. Процесс проводят в проточных металлич.
и кварцевых реакторах при 1250'С н атм. давлении с применением индукционного или радиационного нагрева. Эпитаксиальные слои наращивают на ориентированные и прошедшие спец. Мех. и хим, обработку подложки из монокристаллич. К., размещаемые на кварцевом или графитовом (с покрытием ЯС) пьедестале. Для снижения т-ры эпитаксиального наращивания в качестве источника К. используют ЯНзС1,, а сам процесс проводят при 6,6-9,3 кПа.
Применяют также термнч. разложение ЯН4 (т-ра кристаллизации до 1000 — 1050'С). Самую низкую т-ру кристаллизации (700 — 800'С) обеспечивает метод мол. эпитаксии — наращивание из мол. пучков, получаемых нагреванием кремниевых заготовок электронным лучом в условиях глубокого вакуума (1О 9-10 'о Па). Жидкофазную эпитаксию из р-ра К.
в металлнч. расплаве (нанб. часто Бп) проводят при 1100 — 1200'С Пленки гидрогеннзир. К., нлн а-Я:Н, получают плазмохим, разложением ЯН4, реактивным катодным распылением К. в атмосфере Н„а также хим, осаждением иэ газовой фазы с использованием смеси хлоридов К. и Н,. Пленки наращивают на металлич. и стеклянные пластины прн 200-400 'С. Определение. Качественно К. обнаруживают по образованию (преим. в кислых средах) коллондных р-ров гидратированного ЯОз, окрашенных солей кремнемолнбденовой к-ты На!81(МозОго)43. Макроколнчества К. (не менее 0,1% по масс:е) определяют гравнметрнчески, тнтрнметрически и фотометрнчески. Гравнметрич.
методы основаны на способности К. образовывать гель Н,ЯО,, к-рый затем высушивают н взвешивают. Прн тнтриметрйч. определении К. переводят в Н,ЯРь, тнтруют щелочью илн осаждают в виде малорастворимых солей На!81(МозОго)47 и определяют Мо 1009 КРЕМНИЙОРГАНИйИ:СКИЕ 509 в осадке. Большинство фотометрнч. методов основано на переводе бесцв. НзЯОз в желтую кремнемолибденовую к-ту, к-рую н определяют. Микроколичества К. определяют след.
методами: эмиссионным спектральным (до 1 10 '%), нейтронно-активационным (до! .10 '%), масс-спектрометрич. (до 1 10 4%), атомно-абсорбцнонным с непламенной атомизацией (до 10-4%) Применение. К.-один нз осн полупроводниковых материалов в электроникс. Приборы на его основе могут работать при т-рах до 200'С. Его используют для изготовления интегральных схем, диодов, транзисторов, солнечных батарей, фотоприемников, детекторов частиц в ядерной физике и др., а также линз в приборах ИК техники.
В металлургии К. применяют как восстановитель (для получения силикомарганца, силикоалюминня и др.), при произ-ве ферросилиция, для раскислення-удаления растворенного в расплавленных металлах кислорода. К.-компонент электро- техн. н др, сталей, чугунов, бронз, силуминов. К.
и его соед. используют для получения кремннйорг. производных и снлицидов ряда металлов. а-Я:Н применяют для изготовления солнечных батарей, полевых транзисторов и др. Мировое произ-во К. (без СССР) для нужд полупроводникового приборостроения составляет ок. 5000 т/год поликрнсталлич. К. н ок, 2200 тугод монокристаллов (1984). К. — биогенный элемент. Он необходим для нормального роста н развития человека, животных, растений и микроорганизмов: является структурным элементом соединит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
