章硅和锗化学制备
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第一章硅、锗的化学制备㈠比较三氯氢硅氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点?答:1.S i HCl3氢还原法:优点: 产量大、质量高、成本低,由于S i HCl3中有一个S i-H键,活泼易分解,沸点低,容易制备、提纯和还原。
缺点:B、P杂质较难去除(基硼、基磷量),这是影响硅电学性能的主要杂质。
2.硅烷法:优点: 杂质含量小;无设备腐蚀;不使用还原剂;便于生长外延层。
缺点: 制备过程的安全性要求高。
㈡制得的高纯多晶硅的纯度:残留的B、P含量表示(基硼、基磷量)。
㈢*精馏提纯:利用混合液中各组分的沸点不同来达到分离各组分的目的。
第二章、区熔提纯1.以二元相图为例说明什么是分凝现象?平衡分凝系数?有效分凝系数?答:如图是一个二元相图,在一个系统中,当系统的温度为T0时,系统中有固相和液相。
由图中可知,固相中杂志含量Cs<C L(液相中杂志成分)。
1、这种含有杂志的晶态物质熔化后再结晶时,杂志在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同的现象叫做*分凝现象。
2、在一定温度下,平衡状态时,杂质在固液两相中浓度的比值K0=C S/C L叫作平衡分凝系数。
3、为了描述界面处薄层中杂质浓度偏离对固相中的杂质浓度的影响,把固相杂质浓度C S与熔体内部的杂质浓度C L0的比值定义为*有效分凝系数。
K eff=C S/C L02.推导BPS公式,说明各个物理量的含义并讨论影响分凝系数的因素。
答:*BPS公式推导:书P21~P23式中:K0为平衡分凝系数;K eff为有效分凝系数;f为固液相面的的移动速度;δ为扩散层厚度;D为扩散系数。
影响分凝系数的因素:①当f 远大于D/δ时, fD/δ→+∞,exp(-fD/δ) →0,Keff→1,即固液中杂质浓度差不多.分凝效果不明显。
②当f 远小于D/δ时, fD/δ→0,exp(-fD/δ) →1,Keff→K0,分凝效果明显。
③扩散层厚度和扩散系数,D/δ越小,分凝结果越差。
第一章硅和锗的化学制备第章和锗的化学制备§1-1 硅和锗的物理化学性质1、Si和Ge的物理性质Si、Ge——元素周期表中第Ⅳ族元素Si——银白色Ge——灰色二者熔体密度比固体密度大,故熔化后会体积收缩(锗收缩5.5%,而硅大约收缩10%)55%而硅大约收缩符硅锗性质号单位原子序数Z1432原子量W28.0872.60原子密度 5.22×1022 4.42×1022个/cm3晶体结构金刚石型金刚石型晶格常数a0.54310.5657nm密度d 2.329 5.323g/cm3熔点T1417937℃m沸点T b26002700℃热导率χ 1.570.60W/cm℃W/cm·比热C P0.69500.3140J/g· ℃线热胀系数α 2.33×10 5.75×10cm℃233-6575-6cm·-1性质符号硅锗单位熔化潜热Q 3956534750J/mol 冷凝时膨胀d v+9.0+5.5%介电常数ε11.716.3禁带宽度1153075(0K )E g 1.1530.75eV (300 K) 1.1060.67eV 电子迁移率13503900/V μn cm 2/V·s 空穴迁移率μP 4801900cm 2/V·s 电子扩散系数D n 34.6100.0cm 2/s 空穴扩散系数D P 12.348.7cm 2/s 本征电阻率p i 2.3×10546.0Ω·cm 本征载流子密度n 1.5×1010 2.4×1013cm -34i 杨氏摸量E1.9×107N/cm 2从硅锗的主要物理性质可以看出:1、硅的禁带宽度比锗大,电阻率比锗大四个数量级,Si 可用做高压器件,且工作温度比锗器件高;器件高2、锗的迁移率比硅大,可做低压大电流和高频器件。
2、Si和Ge的化学性质室温下,硅、锗的化学性质比较稳定,但可与强酸、强碱作用。
半导体材料(复习资料)半导体材料复习资料0:绪论1.半导体的主要特征:(1)电阻率在10-3 ~ 109 ??cm 范围(2)电阻率的温度系数是负的(3)通常具有很高的热电势(4)具有整流效应(5)对光具有敏感性,能产生光伏效应或光电导效应2.半导体的历史:第一代:20世纪初元素半导体如硅(Si)锗(Ge);第二代:20世纪50年代化合物半导体如砷化镓(GaAs)铟磷(InP);第三代:20世纪90年代宽禁带化合物半导体氮化镓(GaN)碳化硅(SiC)氧化锌(ZnO)。
第一章:硅和锗的化学制备第一节:硅和锗的物理化学性质1.硅和锗的物理化学性质1)物理性质硅和锗分别具有银白色和灰色金属光泽,其晶体硬而脆。
二者熔体密度比固体密度大,故熔化后会发生体积收缩(锗收缩5.5%,而硅收缩大约为10%)。
硅的禁带宽度比锗大,电阻率也比锗大4个数量级,并且工作温度也比锗高,因此它可以制作高压器件。
但锗的迁移率比硅大,它可做低压大电流和高频器件。
2)化学性质(1)硅和锗在室温下可以与卤素、卤化氢作用生成相应的卤化物。
这些卤化物具有强烈的水解性,在空气中吸水而冒烟,并随着分子中Si(Ge)?H键的增多其稳定性减弱。
(2)高温下,化学活性大,与氧,水,卤族(第七族),卤化氢,碳等很多物质起反应,生成相应的化合物。
注:与酸的反应(对多数酸来说硅比锗更稳定);与碱的反应(硅比锗更容易与碱起反应)。
2.二氧化硅(SiO2)的物理化学性质物理性质:坚硬、脆性、难熔的无色固体,1600℃以上熔化为黏稠液体,冷却后呈玻璃态存在形式:晶体(石英、水晶)、无定形(硅石、石英砂) 。
化学性质:常温下,十分稳定,只与HF、强碱反应3.二氧化锗(GeO2)的物理化学性质物理性质:不溶于水的白色粉末,是以酸性为主的两性氧化物。
两种晶型:正方晶系金红石型,熔点1086℃;六方晶系石英型,熔点为1116℃化学性质:不跟水反应,可溶于浓盐酸生成四氯化锗,也可溶于强碱溶液,生成锗酸盐。
半导体材料硅锗混晶的制备及应用研究随着信息技术的不断发展,半导体材料的重要性与日俱增。
硅锗混晶材料是一种重要的半导体材料,具有优异的电学性能和光学性能,因此在信息存储、光通信等方面有广泛的应用。
本文将从硅锗混晶的制备和应用两个方面,探讨其研究现状和未来发展趋势。
一、硅锗混晶材料的制备硅锗混晶是指硅和锗两种原子在晶格中的混合。
硅和锗两种元素的价态是相同的,因此它们能够在晶格中任意的替换位置。
混晶的生成会对材料的物理性质产生影响,比如硅锗混晶可以改变硅材料的能隙,增强材料的导电性。
所以研究硅锗混晶材料的制备方法,对制备高品质硅锗混晶材料非常重要。
当前,制备硅锗混晶材料的方法主要有两种:物理气相沉积法和分子束外延法。
物理气相沉积法是将物质蒸发在真空或惰性气体环境下,形成薄膜或晶体。
这种方式期望了一种理想情况,即蒸发时决不发生反应,蒸发的材料以原子或分子方式到达硅片表面上,由于杂质材料含量少,生成的硅锗混晶材料纯度高。
但是,由于薄膜沉积是通过气相转华和反应而实现的,所以其沉积速率较慢,需要较高的温度维持反应。
分子束外延法是将高速分子束瞄准到晶体表面,实现在低温下瞬间沉积的一种方法。
该方法采用分子束技术,硅和锗材料被分别蒸发,在真空环境下制备硅锗混晶材料。
这样生成的硅锗混晶材料具有非常优秀的电性能和结构性能,同时也是制备大面积硅锗混晶的最佳方法。
但该方法需要对硅和锗材料进行复杂的处理和高温退火,工艺流程复杂,制备成本也较高。
二、硅锗混晶材料的应用硅锗混晶材料是光电子材料和微电子材料中非常重要的一类材料。
它具有宽的光谱范围,高电导率和较低的导电阻抗,并且在较宽的光谱范围内具有较高的折射率和较低的斯托克斯移位,可以应用于太阳能电池、光纤通信等许多领域。
硅锗混晶材料在太阳能电池和其他光电转换器中具有广泛的应用前景。
由于其宽的光谱响应范围,可以在低温环境下用于太阳能电池,与普通硅太阳能电池相比,其光响应波长范围宽,可以产生更多的电能。
一种硅锗合金复合材料的制备方法及其应用
与流程
《一种硅锗合金复合材料的制备方法及其应用与流程》
嘿,大家好呀!今天我要给你们讲讲一种超厉害的硅锗合金复合材料是咋弄出来的,还有它能干啥以及整个流程是咋样的。
就说有一次啊,我在实验室里,那真的是各种瓶瓶罐罐摆了一大片。
我就像个好奇的探险家一样,准备搞这个硅锗合金复合材料。
我先把那些硅啊锗啊的材料小心翼翼地拿出来,就好像对待宝贝一样。
然后呢,我就开始按照特定的步骤,一点一点地混合它们,这过程可不能马虎,就跟做饭要掌握好火候似的。
接着,我就看着它们在那儿反应,心里那个期待啊,就盼着能变出个厉害的东西来。
等啊等,终于看到有了变化,那感觉,就像是看到自己种的小树苗突然长出了叶子一样惊喜。
然后我又对这个材料进行各种处理和加工,让它变得更完美。
这硅锗合金复合材料用处可大了去了!可以用在电子设备里,让那些小玩意儿性能更好;还能在一些高科技领域发挥大作用呢。
整个流程下来,虽然有点复杂,但是每一步都充满了乐趣和挑战。
就好像是在搭一个超级复杂的积木,得特别细心和耐心。
到最后看到成品的时候,那种成就感,哎呀,真是没法形容!
总之呢,这种硅锗合金复合材料的制备方法、应用还有流程,真的很有意思,让我这个小小的实验者也能感受到科技的魅力呀!哈哈!。
锗烷制备工艺流程锗烷的制备工艺流程主要包括三个步骤:锗原料的准备、锗烷气体的制备和纯化。
在这篇文章中,我将详细介绍锗烷的制备工艺流程。
一、锗原料的准备锗烷是由锗的化合物制备而来,通常使用锗粉或锗砂作为原料。
锗砂是一种含有高纯度锗的硅酸盐矿石,通常含有约75%的锗。
锗砂首先需要进行研磨和过筛处理,以获得均匀的颗粒大小。
接着,锗砂需要进行还原反应,将锗还原为气态锗:GeO2 + 2C → Ge + 2CO这个过程需要高温和还原剂碳的参与。
通过这个反应,可以得到粗炼的气体态锗,后续需要经过多次的净化铭。
二、锗烷气体的制备锗烷气体是通过锗的还原反应获得的。
最常用的方法是在高温下,将氢气通过锗的原料,如锗粉或锗砂,进行还原反应产生锗烷气体:Ge + 2H2 → GeH4这个反应需要在高温下进行,通常在800-1000摄氏度之间。
反应过程中,需要控制反应温度和压力,以保证反应的进行。
产生的锗烷气体需要进行冷却和净化处理,以获得高纯度的锗烷气体。
三、锗烷气体的纯化锗烷气体通常包含杂质,如其他气体和有机物。
为了获得高纯度的锗烷气体,需要进行纯化处理。
最常用的方法是通过冷却和凝结技术,将锗烷气体中的杂质分离出来。
冷凝后的锗烷液体可以通过蒸馏、凝固和再次冷凝处理,来继续提纯锗烷。
此外,还可以采用化学吸附剂和分子筛等技术,来去除锗烷气体中的有机物和其他杂质。
这些技术可以帮助提高锗烷气体的纯度和稳定性。
四、总结锗烷是一种重要的无机化合物,在半导体工业和光电器件制造中具有广泛的应用。
通过以上介绍的制备工艺流程,可以生产高纯度的锗烷气体,用于相关应用领域。
在生产过程中,需要严格控制各个步骤的参数,以确保锗烷气体的质量和稳定性。
希望本文对锗烷制备工艺有所帮助,谢谢阅读。