Como o polissilício é fundido?

O polissilício é um material muito importante com uma ampla gama de aplicações em optoeletrônica, semicondutores, energia solar e outros campos. O processo de fusão do polissilício desempenha um papel crucial em sua qualidade e desempenho. O seguinte descreve o processo de fusão do polissilício.

A principal matéria-prima para o polissilício é o dióxido de silício (SiO2). Primeiro, o dióxido de silício passa por uma reação de redução para convertê-lo em silício bruto. Tipicamente, o dióxido de silício e o pó de carbono são reduzidos em um forno de alta temperatura para remover os óxidos do dióxido de silício, resultando em silício bruto. O refino posterior produz silício policristalino de alta pureza.

O silício policristalino é tipicamente fundido usando fusão por arco ou fusão em fase vapor. A fusão por arco envolve a fusão do silício bruto em um forno de arco elétrico, um dispositivo que usa eletricidade para aquecer materiais altamente condutores a altas temperaturas, fazendo com que eles derretam. Durante o processo de fusão por arco, o silício bruto é fundido por aquecimento, depois resfriado gradualmente e solidificado em cristais de silício policristalino. Durante o processo de cristalização, as impurezas nos cristais podem ser minimizadas por meio de agitação e puxamento de cristais, resultando em silício policristalino de alta pureza.

A fusão em fase vapor de silício policristalino envolve a reação de um gás contendo silício (geralmente cloreto de silício SiCl₄) com hidrogênio em altas temperaturas para formar silício. Ao controlar a temperatura e o fluxo de gás, os pedaços de silício são gradualmente depositados em um substrato, formando, em última análise, um único cristal de silício policristalino.

Outro método é fundir o polissilício usando um processo de solução. Isso envolve colocar silício bruto em uma solução de hidróxido de sódio, causando uma reação química em alta temperatura para produzir polissilício.

Durante o processo de fundição do polissilício, o controle cuidadoso da temperatura da reação, atmosfera, tempo de reação, velocidade da reação e parâmetros de processo correspondentes é crucial para garantir que o polissilício resultante atenda a todos os requisitos e especificações técnicas. Além disso, a manutenção e conservação dos equipamentos de produção são essenciais para garantir a estabilidade do processo e parâmetros consistentes do processo.

No geral, o processo de fundição do polissilício é um sistema complexo que envolve energia integrada, material e controle de processo. A otimização abrangente de equipamentos e tecnologia é essencial para produzir produtos de polissilício de alta qualidade e alta pureza.