四氯化硅氫還原法制取高純硅的化學(xué)原理

四氯化硅氫還原法制取高純硅的化學(xué)原理
來源:海川論壇

（1）工業(yè)粗硅氯化制備四氯化硅
目前，SiCl4的工業(yè)制備方法，一般是采用直接氯化法，將工業(yè)粗硅在加熱條件下直接與氯反應(yīng)制得SiCl4。工業(yè)上常用不銹鋼（或石英）制的氯化爐，將硅鐵裝入氯化爐，從氯化爐底部通入氯氣，加熱至200~300℃時(shí)，就開始反應(yīng)生成SiCl4，其化學(xué)反應(yīng)為：
Si + 2Cl2 = SiCl4
生成的SiCl4以氣體狀態(tài)從爐體上部轉(zhuǎn)至冷凝器，冷卻為液態(tài)后，再流入儲(chǔ)料槽。
在生產(chǎn)中，一般將氯化溫度控制在450~500℃，這樣一方面可提高生產(chǎn)率，另一方面可保證質(zhì)量，因?yàn)闇囟鹊蜁r(shí)不僅反應(yīng)速度慢，而且有副產(chǎn)品Si2Cl6、Si3Cl8等生成，影響產(chǎn)品純度，但若溫度過高，硅鐵中其它難揮發(fā)雜質(zhì)氯化物也會(huì)隨SiCl4一起揮發(fā)出來，影響SiCl4純度。
（2） 精餾提純四氯化硅
四氯化硅中通常含有鐵、鋁、鈦、硼、磷等雜質(zhì)，但這些雜質(zhì)可以通過精餾的方法除去。其原理就是根據(jù)四氯化硅與雜質(zhì)沸點(diǎn)不同，它們具有不同的揮發(fā)能力，因而可以通過控制溫度而將SiCl4與雜質(zhì)分離，達(dá)到提純的目的。
（3）純四氯化硅的氫還原
     精餾提純后的四氯化硅與高純度的氫氣在高溫的還原爐內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)而制得高純硅，其反應(yīng)如下：
SiCl4+2H2=Si+4HCl↑
實(shí)際反應(yīng)比較復(fù)雜。由于SiCl4被氫還原的速率較SiHCl3氫還原法低，因此目前使用SiCl4氫還原法制高純硅的較少。