Koja je razlika između metalnog silicijuma sa kiseonikom i bez kiseonika

Metalni silicijum je silicijumski materijal sa čistoćom do 99,999%. Kao osnovni osnovni materijal moderne industrije, široko se koristi u-najsavremenijim poljima kao što su solarni fotonaponski uređaji, poluvodiči i integrirana kola.

U industrijskoj proizvodnji, u zavisnosti od toga da li se kiseonik uvodi tokom procesa topljenja, metalni silicijum se može podijeliti na -metalni silicijum propusni za kiseonik i metalni silicijum koji nije -kiseonik-propustljiv. Ova dva procesna puta ne samo da određuju mikrostrukturu silicijumskog materijala, već i direktno utiču na njegova fizička i hemijska svojstva i scenarije primene.

Oxygenated silicon metalodnosi se na silicijumske materijale proizvedene uvođenjem kiseonika tokom procesa topljenja. Kroz redoks reakcije u peći za grijanje (npr. Si + O₂ → SiO₂), kisik reagira sa sirovim silicijumom da bi se formirao stabilan sloj silicijum dioksida (SiO₂) na površini.

Ovaj proces poboljšava uklanjanje nečistoća (npr. gvožđa, aluminijuma) i rezultira silicijumom čija se čistoća obično kreće od 99,5% do 99,9%. Površinski sloj SiO₂ djeluje kao izolator i barijera otporna na koroziju-, što ga hemijski i fizički razlikuje od -sloj bez kisika.

Metalni silicijum koji nije-obogaćen kiseonikom se proizvodi bez namjernog uvođenja kiseonika tokom obrade. Zadržava čistu silicijumsku strukturu (Si) bez površinskog sloja oksida, što dovodi do veće hemijske reaktivnosti. Ova metoda se često koristi za aplikacije visoke -čistoće, gdje se silicijum može dalje rafinirati do 99,9%–99,9999% čistoće (npr. silicijum 9N-klase za poluprovodnike).

Odsustvo kiseonika omogućava preciznu kontrolu električne provodljivosti, što ga čini kritičnim za elektroniku i napredne materijale.

Strukturno, sloj silicijum dioksida na površini -oksigenisanog silikona ima stabilnu hemijsku strukturu koja obezbeđuje dobra izolaciona svojstva i hemijsku stabilnost. S druge strane, struktura ne-silicijuma bez kiseonika je relativno homogenija i ima veću hemijsku aktivnost.

U pogledu fizičkih svojstava, tvrdoća i otpornost na abraziju oksigeniranog silikona je obično bolja od one bez-silikona bez kisika zbog sloja silicijum dioksida na površini. Električna provodljivost ne-silicijuma bez kiseonika je relativno dobra.

U pogledu električnih svojstava, izolaciona svojstva silicijum oksihlorida čine ga širokom upotrebom u proizvodnji integrisanih kola za efikasno sprečavanje curenja struje i pojave kratkog{0}}spoja. Ne-peroksigenirani silicijum se obično koristi u proizvodnji provodnih dijelova u poluvodičkim uređajima zbog svoje dobre električne provodljivosti.

Ova razlika ima važne implikacije za materijalne primjene. U proizvodnji integrisanih kola, dobra izolaciona svojstva i stabilnost kroz-oksigenirani silicij su ključni za osiguranje performansi i pouzdanosti čipa. Nasuprot tome, visoka provodljivost neoksidiranog silicijuma čini ga važnim u scenarijima gdje je potrebna efikasna provodljivost, kao što su određene specifične strukture tranzistora.

Osim toga, hemijska stabilnost ne-perovskitnog silicijuma omogućava mu da održi svoje performanse u teškim okruženjima, dok je ne-silicijum bez perovskita povoljniji u aplikacijama koje zahtijevaju vrlo visoku provodljivost i relativno dobre uslove okoline.

U proizvodnji silicijum metala, dva procesa oksigenacije i de-deoksigenacije svaki imaju svoje jedinstvene prednosti i pogodni su za različite proizvodne potrebe i scenarije primjene.

Visoko efikasno uklanjanje nečistoća: Proces oksigenacije može brzo i efikasno ukloniti nečistoće kao što su gvožđe i aluminijum izsilicijum metalkroz redoks reakcije. U poređenju sa ne-postupkom bez kiseonika, efikasnost uklanjanja nečistoća može se povećati za 40%-60%, što omogućava čistoću silicijuma da dostigne više od 99,5%, postavljajući temelje za proizvodnju visokokvalitetnih silicijumskih materijala.

Povećana efikasnost proizvodnje: Kiseonik se uvodi u proces topljenja, što promoviše ravnomerno zagrevanje taline silicijuma i značajno poboljšava ujednačenost temperature u peći. Ovo ne samo da pomaže da se skrati ciklus topljenja za 20%-30%, već i poboljšava stopu iskorištenja proizvodne opreme, koja je vrlo pogodna za veliku industrijaliziranu proizvodnju.

Optimiziranje svojstava materijala: Proces oksigenacije ima pozitivan učinak na kristalnu strukturu silicijumskog tijela, poboljšavajući integritet kristalne strukture i na taj način poboljšavajući fizička i hemijska svojstva silicijuma.

Jednostavan i lak za kontrolu: proces bez kiseonika- koristi kvarcni pijesak i drveni ugalj kao sirovine za smanjenje visoke-temperature, eliminirajući potrebu za složenim dovodom kisika i redoks procesima i pojednostavljujući proces proizvodnje za više od 50%. Ovo čini proces manje teškim za rukovanje i lakšim za kontrolu, posebno pogodnim za male-proizvodnje.

Ušteda energije i smanjenje potrošnje: Budući da proces-bez kisika ne troši veliku količinu kisika, on ima očiglednu prednost u smislu troškova energije. Dodatna oprema i sigurnosni troškovi povezani s korištenjem kisika također se mogu izbjeći.

Izvanredan potencijal visoke čistoće: proces bez-oksigenacije ima prirodnu prednost u pripremi metala silikona visoke -čistoće. Kroz više-destilaciju, zonsko topljenje i druga naknadna sredstva za pročišćavanje, čistoća silicijuma se može povećati na 99,9%-99,9999%, što ispunjava stroge zahtjeve poluprovodnika, fotonaponskih uređaja i drugih vrhunskih polja u pogledu čistoće materijala.

Metalurška industrija (deoksidacija i legiranje)

Proizvodnja čelika, livenje: kao deoksidizator (kao što je ferosilicij, kalcijum silicijum-aluminij kompozitni deoksidator), kroz reakciju između silicija i kisika za stvaranje silicijum dioksida (SiO₂) za smanjenje sadržaja kisika u čeliku, i istovremeno, kao legirajući element za regulaciju čvrstoće kako bi se poboljšala čvrstoća čelika).

Proizvodnja livenog gvožđa: koristi se u lečenju trudnoće, promoviše grafitizaciju, poboljšava mehanička svojstva livenog gvožđa (kao što su žilavost, otpornost na habanje).

Aditivi za legure aluminijuma: Silicijum Aluminijumska legura koja sadrži silicijum oksid dodaje se u taljenje aluminijuma kako bi se regulisala fluidnost i čvrstoća aluminijumske tečnosti.

Hemijska industrija (priprema silikonskih jedinjenja)

Proizvodnja natrijevog silikata (vodeno staklo): kvarcni pijesak koji sadrži silicijum oksid koristi se kao sirovina i reaguje sa kaustičnom sodom za proizvodnju natrijevog silikata, koji se koristi u proizvodnji ljepila, deterdženata i vatrostalnih materijala.

Priprema silikonskih međuproizvoda: Rafiniranje industrijskog silicijuma kroz rude koje sadrže silicijum oksid (kao što je kvarc), a zatim dalja sintetizacija silikonskih proizvoda kao što su silikonsko ulje, silikonska guma, itd. (ali zahtjev za čistoćom je niži od zahtjeva za čistoćom silicija za poluvodič{1}}).

Vatrostalni materijali i keramika

Vatrostalne opeke i materijali za peći: Koristeći karakteristike visoke tačke topljenja silicijum dioksida (SiO₂), proizvodimo vatrostalne materijale otporne na visoke-temperature-za upotrebu u metalurškim pećima, staklenim pećima i drugoj opremi za visoke-temperature.

Keramičke sirovine: koriste se kao sastavni dio zaliha ili glazure za poboljšanje tvrdoće i kemijske stabilnosti keramike.

Bez oksida-silicijum metal(veoma nizak sadržaj kiseonika, čistoća je obično veća ili jednaka 99,9%) uglavnom se koristi u elektronskim informacijama, novoj energiji, vrhunskoj- proizvodnji i drugim poljima koja zahtijevaju vrlo visoku čistoću.

Visoke{0}}legure i specijalni materijali

Legure za vazduhoplovstvo: Koriste se u pripremi silicijum aluminijumskih legura visoke{0}}čistoće (kao što su komponente avio{1}}motora), za poboljšanje lagane težine i otpornosti materijala na koroziju.

Specijalna keramika i premazi: koristi se kao sirovina za preciznu keramiku (npr. keramika silicijum nitrida) ili za materijale za oblaganje na visokim{2}}temperaturama (npr. silicidni premazi za poboljšanje otpornosti metala na oksidaciju).

Poluprovodnička i elektronska industrija

Proizvodnja čipova: silicijum -visoke{1}} čistoće (čistoće od 99,999999999% ili više, koji se naziva "9N silicijum") se pravi u silikonske pločice procesom izvlačenja kristala, rezanja, fotolitografije, itd., što je integrisano kolo za jezgro, itd.).

Fotonaponska (solarna) industrija

Solarni paneli: Visoko čisti polisilicijum (čistoće od 99,999% ili više) se pravi u ingote/šipke procesima livenja ili izvlačenja kristala, i seče u fotonaponske ćelije za pretvaranje svetlosne energije u električnu.

Zaključno, razlika između oksigeniranog i neoksigeniranog silicijuma, svaki sa svojim jedinstvenim svojstvima, određuje njihovu prikladnost u različitim poljima i scenarijima primjene, pružajući niz izbora za razvoj moderne elektronske i poluvodičke industrije.