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结晶法中,通过加入不溶的添加物即晶种,形成晶核,加快或促进与之晶型或立体构型相同的对映异构体结晶的生长. 一、结晶之简介 1. 结晶是纯质从一均匀相中所析出之高纯度之固体。 2. 组成之基本单位为由其成份原子、分子或离子在三度空间排列 整齐所构成之
晶格。 3. 结晶之发生必需有过饱和之存在。 4. 结晶产品之纯度,通常为99%以上;如再结晶,则纯度可?small>99.9%或 99.99%,甚至更高。 二、
晶体种类 1. 金属晶体 金属晶体--由阳离子产生静电力,使带正电原子结合一起而和周围电子云结 合而成。 2. 离子晶体--由阴电性差异很大的阴阳离子结合。 3. 共价晶体--利用共用电子对形成。 4. 分子晶体--由凡得耳力结合。 5. 氢键晶体--由氢键结合而成。 6. 半导体--因杂有微量不纯物,结晶体有孔洞产生。 三、晶体形状 1. 三斜晶体:三结晶轴互相斜交。其长度均不同。 2. 单斜晶体:三结晶轴均不等长,其中两轴互相斜交,但皆垂直於第三轴。 3. 斜方晶体:三结晶轴均不等长,互相垂直。 4. 正方晶体:三结晶轴互相垂直,其中两轴等长,另一轴不等。 5. 三方晶体:等长三轴互相倾斜,且倾角相等。 6. 六方晶体:三轴等长,且相交成60度角。另一不等长的轴则与此平面垂直。 7. 等轴晶体:三轴相等,且相互垂直。 四、结晶习性 1. 结晶习性,俗称晶癖,指结晶成长过程中,各晶面相对的生长率。 2. 各晶面生长率随晶体本身之性质及外界之条件而变化。 3. 影响晶癖的主要因素 (1)溶剂种类 (2)不纯物的含量 (3)搅拌速度 (4) 溶液的PH值 (5) 溶液温度 五、结晶之赫夷定律 同一溶质所析出的晶体,其边长与面积的大小可能不同,然而各相 对 的夹角均相同;即析出之晶体均成几何相似,此为赫夷定律。 六、结晶之迈耶理论 1. 迈耶提出在溶解度曲线以上的过饱和区,再以过溶解度曲线分为不安 定区及准安定区。 2. 准安定区:只能成长晶体不能生成晶体,故需加入少数微小晶体,作 为晶种;如控制得当,可得较大之晶体。 3. 不安定区:会有大量微小晶体析出,分享了过饱和溶质的量,使晶体 无法长大,故成为微小的晶体。 七、结晶之方法—过饱和 1. 结晶之步骤: (1) 晶核之生成: 单位聚群晶胚晶核 (2) 晶体的生长:晶核结合了动力单位而形者。 2. 达成过饱和之方法 (1) 冷却法:溶质之溶解度变化很大时。 (2) 溶剂蒸发法:溶质之溶解度随温度变化很小时。 (3) 盐析法:在溶液中加入第三种物质,藉以急速降低溶质之溶解度。 (4) 绝热蒸发法:急速蒸发,可降低溶液温度,同时减少溶剂的量。 3. 影响结晶的因素: (1)晶种:在准安定区结晶,可获得大颗粒结晶。 (2)温度:温度不同,则溶液的饱和度不同。 (3)杂质:有杂质存在,则晶形不同。 (4) 搅拌:对於高黏度容液的结晶,搅拌,可以促进晶核成长。 八、晶体之纯度与母液 1. 晶体与溶液分离时可能含有母液。 2. 可用过滤或离心分离,或以新鲜溶剂洗涤。 九、结晶之管理与 *** 作 结晶之目的在於求得适当大小及形状之高纯度晶体。 应注意事项如下: 1. 以适当加热方式除去多余之晶核。 2. 避免快速冷却及过大之过饱和度,以防止大量晶核产生。 3. 保持均匀之过饱和。 4. 选用器壁平滑之结晶器。 5. 减少碰撞及摩擦,以避免产生新晶核。 结晶介绍 http://content.edu.tw/vocation/chemical_engineering/tp_ss/content-wa/wchm2/wpage2-5.htm参考资料: http://content.edu.tw/vocation/chemical_engineering/tp_ss/content-wa/wchm2/wpage2-5.htm决定半导体材料的基本物理特性,即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说,晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵,通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样,点阵就成网格,称为晶格。由于晶格的周期性,可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元,来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元,格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性,称为原胞。结晶学取较大的重复单元,格点不仅在顶角上,还可在体心和面心上,这样的重复单元既反映晶格的周期性,也反映了晶体的对称性。
常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种,如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构,金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是,金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体
对角线的1/4方向套构,而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种,而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同,但在同一晶面或同一晶向上,两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系,其中硫原子呈六方密堆集,而锌原子则占据四面体间隙的一半,与闪锌矿相似,它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中,次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°,而在纤锌矿型中,则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近,会增强正负离子的相互吸引作用,因此,纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。
利用掺杂硅与单晶硅的熔点差异来提纯的。
简单说一块粗硅圆柱体置于惰性气体环境中,中间套一个加热环,加热到硅的熔点附近,加热环从硅圆柱体一段开始,含杂质的硅熔点较低,呈熔融状态,然后加热环缓慢的向另一端移动,这时候杂质会随着加热环的移动向一段移动,后面的硅重新结晶得到单晶硅。
最后杂质集中到硅棒一段,整个硅棒就提纯了。反复多次进行,就可得到极高纯度的单晶硅。
旋转提拉的过程中,在固液界面上杂质在两相中重新分配,绝大多数都留在了液相里,于是上面就形成了高纯度的单晶硅硅锭。这样就从99.99%的硅制得99.99999999(好多9)%的硅单质。
目前国际上能生产电子级高纯硅的国家不多,欧美和日本相对比较发达。在我国研制并生产电子级高纯硅的有陕西黄河水电和江苏鑫华半导体。
工业角度中因为生产体量大,在保证其品质的基础上有成本与盈利方面的压力,所以对工艺流程要求的更严苛。具体的技术细节一般为各公司核心机密,是受到严格管控的。
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