Проблеми отримання арсену високої чистоти з мінімальним вмістом домішки кисню для виробництва напівпровідників. Оптимальні технологічні параметри ректифікаційного очищення AsCl3 від домішки кисню в атмосфері хлороводню і його відновлення в потоці водню.
Аннотация к работе
Кременчуцький університет економіки, інформаційних технологій і управління Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукЗахист відбудеться 28.03.2008 р. об 15_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 45.124.01 при Кременчуцькому університеті економіки, інформаційних технологій і управління за адресою: 39600, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління за адресою: 39600, м. Встановлено, що в промисловій технології одержання металічного арсену, яка включає хлорування As2O3 водним розчином HCL з одержанням ASCL3, ректифікаційне очищення ASCL3 і його подальше відновлення, основним джерелом надходження кисню в кінцевий продукт є продукти гідролізу ASCL3 (оксихлориди). Розроблено метод і апаратуру для видалення домішки кисню з ASCL3, а також кварцовий реактор для відновлення ASCL3 воднем за оптимальних умов (надлишок водню, температура). Установлено, что в промышленной технологии получения металлического мышьяка, которая включает хлорирование As2O3 водным раствором HCL с получением ASCL3, ректификационную очистку ASCL3 и его последующее восстановление, основным источником поступления кислорода в конечный продукт являются продукты гидролиза ASCL3 (оксихлориды).Підвищення якості напівпровідників, що використовуються для виготовлення тунельних діодів, транзисторів, які працюють при високих температурах, лазерів, перетворювачів сонячної енергії та інших важливих приладів, одержаних на основі напівпровідникових сполук, що мають велику ширину забороненої зони і високу рухливість носіїв заряду, є важливою проблемою сучасної електроніки. Кисень у тих або інших кількостях присутній у кристалах, потрапляючи в них з різних джерел (оксиди галію, арсен, кварц тощо) і є також важливою домішкою у GAAS, що впливає на рухливість носіїв заряду. У промисловості вдається одержати галій високої чистоти (99,99999 % мас.) але арсен з сумарним вмістом домішок менше 10-4 % (без урахування кисню), можна одержати тільки в лабораторних умовах і в невеликих кількостях. Тому проміжний продукт для синтезу металічного арсену високої чистоти ASCL3 завжди містить у своїй масі частково гідролізовані сполуки As(ОН)Cl2 і As(ОН)2Cl (оксихлориди), а також арсенітну кислоту (Н3ASO3), з якими кисень потрапляє в кінцевий продукт. Встановлення закономірностей процесу хлорування As2О 3 і дослідження термодинамічної рівноваги в системі As2O3-HCL-ASCL3-H2O дозволили удосконалити промислову технологію ректифікаційного очищення ASCL3 з подачею газоподібного HCL; досліджені кінетичні параметри процесу відновлення ASCL3 в потоці водню визначили можливість впровадження високоефективного обладнання для ведення цього процесу, що дозволяє одержувати монокристалічний GAAS зі зниженим вмістом кисню, який впливає на його напівпровідникові властивості. отримано GAAS з високими електрофізичними параметрами (для нелегованих зразків кількість носіїв заряду n = 4•1014, рухливість ? = 8,03·103 см2/В•с; для компенсованих зразків питомий опір с = 1,21·108 Ом/см, ? = 6,108·103 см2/В•с).Складність розробки методу одержання металічного арсену ступеня чистоти 99,9999% As і вище полягає в особливих фізико-хімічних властивостях арсену. Для мінімізації вмісту кисню в металічному арсені треба зменшити його вміст у вихідному ASCL3, для чого необхідно розробити: модель поведінки ASCL3 у солянокислих розчинах на основі фазової діаграми as2О3-HCL-ASCL3-H2O; методику визначення енергетичних характеристик процесу ректифікації ASCL3 у хлоридній кислоті; модель дослідження кінетики газових хімічних реакцій у потоці; реактор для відновлення ASCL3 воднем. У разі солянокислих розчинів арсену одержуємо дві фази: хлоридну кислоту, насичену ascl3, і ascl3, насичений продуктами гідролізу. За умови, що сума парціального тиску всіх компонентів реакції у будь-який момент часу дорівнює 1 атм., тобто , (5) встановлено взаємозвязок між константою рівноваги реакції, парціальним тиском компонентів реакції і коефіцієнтом надлишку водню: (6) У третьому розділі висвітлено основні результати дослідження, що відображають залежність коефіцієнта відносної леткості б від концентрації ASCL3 в солянокислому розчині. для вихідної молярної концентрації еквівалента сек. хлоридної кислоти 5,95 н. ці результати представлені в таблиці 1.У дисертаційній роботі удосконалено промислову технологію очищення ASCL3 і його відновлення для отримання металічного арсену зі зниженим вмістом кисню. Вивчено поведінку ascl3 у солянокислих розчинах. встановлено, що ASCL3 у солянокислих розчинах може перебувати у вигляді ascl3 і частково гідролізованих кисневмісних сполук As(ОН)Cl2 і As(ОН)2Cl, а також у вигляді арсенітної кислоти. Запропоновано рівняння рівноваги при дистиляції суміші, що утворилася в результаті взаємодії As2О 3 з хлоридною кислотою.