Која је разлика између метала силикона са кисеоником и без кисеоника

Метални силицијум је силицијумски материјал са чистоћом до 99,999%. Као основни основни материјал модерне индустрије, широко се користи у-најсавременијим областима као што су соларни фотонапонски уређаји, полупроводници и интегрисана кола.

У индустријској производњи, у зависности од тога да ли се кисеоник уводи током процеса топљења, метални силицијум се може поделити на -метални силицијум пропустљив за кисеоник и метални силицијум који није -кисеоник-пропустљив. Ова два процесна пута не само да одређују микроструктуру силицијумског материјала, већ и директно утичу на његова физичка и хемијска својства и сценарије примене.

Окигенатед силицон металодноси се на силицијумске материјале произведене увођењем кисеоника током процеса топљења. Кроз редокс реакције у пећи за загревање (нпр. Си + О₂ → СиО₂), кисеоник реагује са сировим силицијумом да би се формирао стабилан слој силицијум диоксида (СиО₂) на површини.

Овај процес побољшава уклањање нечистоћа (нпр. гвожђа, алуминијума) и резултира силицијумом чија се чистоћа обично креће од 99,5% до 99,9%. Површински слој СиО₂ делује као изолатор и баријера{5}}отпорна на корозију, што га хемијски и физички разликује од -слој без кисеоника.

Метални силицијум који није-обогаћен кисеоником се производи без намерног увођења кисеоника током обраде. Задржава чисту силицијумску структуру (Си) без површинског слоја оксида, што доводи до веће хемијске реактивности. Овај метод се често користи за апликације високе -чистоће, где се силицијум може даље рафинисати до 99,9%–99,9999% чистоће (нпр. 9Н-силицијум за полупроводнике).

Одсуство кисеоника омогућава прецизну контролу електричне проводљивости, што га чини критичним за електронику и напредне материјале.

Структурно, слој силицијум диоксида на површини -кисеоника силикона има стабилну хемијску структуру која обезбеђује добра изолациона својства и хемијску стабилност. С друге стране, структура не-силицијума без кисеоника је релативно хомогенија и има већу хемијску активност.

У погледу физичких својстава, тврдоћа и отпорност на хабање силикона са кисеоником су обично бољи од оних без-силикона без кисеоника због слоја силицијум диоксида на површини. Електрична проводљивост не-силицијума без кисеоника је релативно добра.

У погледу електричних својстава, изолациона својства силицијум оксихлорида чине га широко примењеним у производњи интегрисаних кола за ефикасно спречавање цурења струје и појаве кратког{0}}споја. Не-пероксигеновани силицијум се обично користи у производњи проводних делова у полупроводничким уређајима због добре електричне проводљивости.

Ова разлика има важне импликације за материјалне примене. У производњи интегрисаних кола, добра изолациона својства и стабилност силицијума -обогаћеног кисеоником су кључни за обезбеђивање перформанси и поузданости чипа. Насупрот томе, висока проводљивост неоксидисаног силицијума чини га важним у сценаријима где је потребна ефикасна проводљивост, као што су одређене специфичне структуре транзистора.

Поред тога, хемијска стабилност не-перовскитног силицијума омогућава му да одржи перформансе у тешким окружењима, док је не-силицијум без перовскита бољи у апликацијама које захтевају веома високу проводљивост и релативно добре услове околине.

У производњи силицијум метала, два процеса оксигенације и де-деоксигенације сваки имају своје јединствене предности и погодни су за различите производне потребе и сценарије примене.

Високо ефикасно уклањање нечистоћа: Процес оксигенације може брзо и ефикасно уклонити нечистоће као што су гвожђе и алуминијум изсилицијум металкроз редокс реакције. У поређењу са -поступком без кисеоника, ефикасност уклањања нечистоћа може се повећати за 40%-60%, што омогућава чистоћу силицијума да достигне више од 99,5%, постављајући основу за производњу висококвалитетних силицијумских материјала.

Повећана ефикасност производње: Кисеоник се уводи у процес топљења, што промовише равномерно загревање силицијумског растапа и значајно побољшава уједначеност температуре у пећи. Ово не само да помаже да се скрати циклус топљења за 20%-30%, већ и побољшава стопу искоришћења производне опреме, која је веома погодна за велику индустријализовану производњу.

Оптимизација својстава материјала: Процес оксигенације има позитиван ефекат на кристалну структуру силицијумског тела, побољшавајући интегритет кристалне структуре и на тај начин побољшавајући физичка и хемијска својства силицијума.

Једноставан и лак за контролу: Процес{0}}без кисеоника користи кварцни песак и дрвени угаљ као сировине за смањење високе-температуре, елиминишући потребу за сложеним доводом кисеоника и редокс процесима и поједностављујући процес производње за више од 50%. Ово чини процес мање тешким за руковање и лакшим за контролисање, посебно погодним за мале{4}}производње.

Уштеда енергије и смањење потрошње: Пошто процес-без кисеоника не троши велику количину кисеоника, он има очигледну предност у погледу трошкова енергије. Додатна опрема и безбедносни трошкови повезани са употребом кисеоника такође се могу избећи.

Изванредан потенцијал високе чистоће: процес без-оксигенације има природну предност у припреми силицијумског метала високе{1}}чистоће. Преко-вишестепене дестилације, зонског топљења и других накнадних средстава за пречишћавање, чистоћа силицијума се може повећати на 99,9%-99,9999%, што испуњава строге захтеве полупроводника, фотонапонских уређаја и других врхунских поља у погледу чистоће материјала.

Металуршка индустрија (деоксидација и легирање)

Производња челика, ливење: као деоксидизатор (као што је феросилицијум, калцијум силицијум-алуминијумски композитни деоксидатор), кроз реакцију између силицијума и кисеоника за стварање силицијум диоксида (СиО₂) за смањење садржаја кисеоника у челику, и истовремено, као легирајући елемент за регулисање чврстоће како би се побољшала чврстоћа челика.

Производња ливеног гвожђа: користи се у лечењу трудноће, промовише графитизацију, побољшава механичка својства ливеног гвожђа (као што су жилавост, отпорност на хабање).

Адитиви за легуре алуминијума: Силицијум Алуминијумска легура која садржи силицијум оксид се додаје у топљење алуминијума како би се регулисала флуидност и чврстоћа алуминијумске течности.

Хемијска индустрија (припрема једињења силикона)

Производња натријум силиката (водено стакло): кварцни песак који садржи силицијум оксид се користи као сировина и реагује са каустичном содом да би се добио натријум силикат, који се користи у производњи лепкова, детерџената и ватросталних материјала.

Припрема силиконских међупроизвода: Рафинисање индустријског силицијума кроз руде које садрже силицијум оксид (као што је кварц), а затим даља синтетизација силиконских производа као што су силиконско уље, силиконска гума, итд. (али захтев за чистоћом је нижи од захтева за чистоћом силицијума за полупроводнике{1}}).

Ватростални материјали и керамика

Ватросталне цигле и материјали за пећи: Користећи карактеристике високе тачке топљења силицијум диоксида (СиО₂), производимо ватросталне материјале отпорне на високе-температуре-за употребу у металуршким пећима, пећима за стакло и другој опреми на високим{2}}има.

Керамичке сировине: користе се као компонента залиха или глазуре за побољшање тврдоће и хемијске стабилности керамике.

Без оксида-силицијум метал(веома низак садржај кисеоника, чистоћа је обично већа или једнака 99,9%) се углавном користи у електронским информацијама, новој енергији, врхунској{1}} производњи и другим пољима која захтевају веома високу чистоћу.

Високе{0}}легуре и специјални материјали

Легуре за ваздухопловство: Користе се у припреми силицијум-алуминијумских легура високе{0}}чистоће (као што су компоненте за ваздухопловне{1}}моторе), како би се побољшала лагана тежина и отпорност материјала на корозију.

Специјална керамика и премази: користе се као сировина за прецизну керамику (нпр. керамику од силицијум нитрида) или за материјале за облагање на високим{2}}температурама (нпр. силицидни премази за побољшање отпорности метала на оксидацију).

Полупроводничка и електронска индустрија

Производња чипова: силицијум високе чистоће-класе-(чистоће од 99,999999999% или више, који се назива „9Н силицијум“) се прави у силицијумске плочице процесом извлачења кристала, сечења, фотолитографије, фотолитографије, итд., што је подлога за интегрисано коло за језгро, итд.).

Фотонапонска (соларна) индустрија

Соларни панели: Високо чист полисилицијум (чистоћа од 99,999% или више) се прави у инготе/шипке процесима ливења или извлачења кристала, и сече у фотонапонске ћелије да би се светлосна енергија претворила у електричну.

У закључку, разлика између оксигенисаног и неоксигенисаног силицијума, од којих сваки има своја јединствена својства, одређује њихову погодност у различитим областима и сценаријима примене, пружајући низ избора за развој модерне електронске и полупроводничке индустрије.