Comment le polysilicium est-il fondu ?
Le polysilicium est un matériau très important avec un large éventail d'applications dans l'optoélectronique, les semi-conducteurs, l'énergie solaire et d'autres domaines. Le processus de fusion du polysilicium joue un rôle crucial dans sa qualité et ses performances. Ce qui suit décrit le processus de fusion du polysilicium.
La principale matière première du polysilicium est le dioxyde de silicium (SiO2). Tout d'abord, le dioxyde de silicium subit une réaction de réduction pour le convertir en silicium brut. Typiquement, le dioxyde de silicium et la poudre de carbone sont réduits dans un four à haute température pour éliminer les oxydes du dioxyde de silicium, ce qui donne du silicium brut. Un raffinage ultérieur produit ensuite du silicium polycristallin de haute pureté.
Le silicium polycristallin est généralement fondu en utilisant soit la fusion à l'arc, soit la fusion en phase vapeur. La fusion à l'arc implique la fusion du silicium brut dans un four à arc électrique, un dispositif qui utilise l'électricité pour chauffer des matériaux hautement conducteurs à des températures élevées, ce qui les fait fondre. Pendant le processus de fusion à l'arc, le silicium brut est fondu par chauffage, puis progressivement refroidi et solidifié en cristaux de silicium polycristallin. Pendant le processus de cristallisation, les impuretés dans les cristaux peuvent être minimisées grâce à l'agitation et à l'étirage des cristaux, ce qui donne du silicium polycristallin de haute pureté.
La fusion en phase vapeur du silicium polycristallin implique la réaction d'un gaz contenant du silicium (généralement du chlorure de silicium SiCl₄) avec de l'hydrogène à des températures élevées pour former du silicium. En contrôlant la température et le débit de gaz, les morceaux de silicium sont progressivement déposés sur un substrat, formant finalement un seul cristal de silicium polycristallin.
Une autre méthode consiste à fondre le polysilicium en utilisant un procédé en solution. Cela implique de placer du silicium brut dans une solution d'hydroxyde de sodium, provoquant une réaction chimique à haute température pour produire du polysilicium.
Pendant le processus de fusion du polysilicium, un contrôle minutieux de la température de réaction, de l'atmosphère, du temps de réaction, de la vitesse de réaction et des paramètres de processus correspondants est crucial pour garantir que le polysilicium résultant réponde à toutes les exigences et spécifications techniques. De plus, l'entretien et la maintenance des équipements de production sont essentiels pour assurer la stabilité du processus et la cohérence des paramètres du processus.
Dans l'ensemble, le processus de fusion du polysilicium est un système complexe impliquant l'intégration de l'énergie, des matériaux et du contrôle des processus. L'optimisation globale des équipements et des technologies est essentielle pour produire des produits de polysilicium de haute qualité et de haute pureté.