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單晶矽和多晶矽的區别

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單晶矽和多晶矽的區别

發布日期:2017-03-31 作者: 點擊:

單晶矽和多晶矽的區别是,當熔融的單質矽凝固時,矽原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒,則形成單晶矽。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,則形成多晶矽。多晶矽與單晶矽的差異主要表現在物理性質方面。例如在力學性質、電學性質等方面,多晶矽均不如單晶矽。多晶矽可作為拉制單晶矽的原料。單晶矽可算得上是世界上最純淨的物質了,一般的半導體器件要求矽的純度六個9以上。大規模集成電路的要求更高,矽的純度必須達到九個9。人們已經能制造出純度為十二個9的單晶矽。單晶矽是電子計算機、自動控制系統等現代科學技術中不可缺少的基本材料。

高純度矽在石英中提取,以單晶矽為例,提煉要經過以下過程:石英砂一冶金級矽一提純和精煉一沉積多晶矽錠一單晶矽一矽片切割。

冶金級矽的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的矽的純度約98-99%,但半導體工業用矽還必須進行高度提純(電子級多晶矽純度要求11個9,太陽能電池級隻要求6個9)。而在提純過程中,有一項“三氯氫矽還原法(西門子法)”的關鍵技術我國還沒有掌握,由于沒有這項技術,我國在提煉過程中70%以上的多晶矽都通過氯氣排放了,不僅提煉成本高,而且環境污染非常嚴重。我國每年都從石英石中提取大量的工業矽,以1美元/公斤的價格出口到德國、美國和日本等國,而這些國家把工業矽加工成高純度的晶體矽材料,以46-80美元/公斤的價格賣給我國的太陽能企業。

得到高純度的多晶矽後,還要在單晶爐中熔煉成單晶矽,以後切片後供集成電路制造等用


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