Эффективность получения кремния из кварца в газоплазменном аргоновом потоке…
1
УДК 533.92:544.557
Эффективность получения кремния из кварца
в газоплазменном аргоновом потоке
с добавкой водорода
© Ю.М. Гришин, Н.П. Козлов, А.С. Скрябин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Представлены результаты теоретического исследования и критерии эффек-
тивной реализации плазмохимического метода прямого получения кремния из
кварца. Показана возможность производства кремния указанным методом с
выходом до 90 %.
Ключевые слова:
теплофизические процессы, поликристаллический кремний, плаз-
мотроны, оксиды кремния.
Плазмохимический метод получения кремния является одним из
перспективных [1–3]. Метод основан на образовании кремния непо-
средственно в процессе высокотемпературного плазменного пироли-
за исходно-твердых частиц кварца и осуществлении газофазного
процесса связывания выделяющегося при этом кислорода водородом
в потоке плазмы инертного газа. При таком варианте реализации
плазмохимического метода отсутствует необходимость предвари-
тельного получения исходных реагентов (как в методах [4])
и не тре-
буется специального выделения стадий протекающих процессов пе-
реработки (как в методах [5]). Все процессы переработки происходят
в одном газоплазменном потоке несущего инертного газа и есте-
ственным образом разделяются в соответствии с уровнем его темпе-
ратуры.
В данной работе приведены результаты теоретических исследо-
ваний основных теплофизических процессов получения кремния
плазмохимическим методом и выполнена оценка его эффективности.
Плазмохимический метод получения кремния в потоке арго-
новой плазмы с добавкой водорода.
Процесс преобразования ис-
ходно-твердых частиц кварца в поликристаллический кремний про-
исходит в потоке плазмы инертного газа (аргона), создаваемым ста-
ционарным электродуговым или индукционным плазмотроном. Для
интенсификации нагрева и испарения мелкодисперсных частиц SiO
2
их вводят одновременно с водородом непосредственно в дугу элек-
тродугового плазмотрона или в зону катушки индукционного плаз-
мотрона. Далее вниз по течению сформированного потока в соответ-
