Кремний (Si)

Кремний является элементом IV группы Периодической систе­мы химических элементов Д.И.Менделеева. После кислорода это самый распространенный элемент в земной коре. Он составляет при­мерно 1/4 массы земной коры. Однако в свободном состоянии в природе он не встречается. Его соединениями являются такие рас­пространенные природные материалы, как кремнезем и силикаты. Песок и глина, образующие минеральную часть почвы, также пред­ставляют собой соединения кремния.

Из соединении кремний получают несколькими способами. Чаще всего используют метод восстановления четыреххлористого крем­ния SiCl₄ парами цинка или водорода:

SiCl₄+2Zn -> Si+2ZnClr

Реакция проводится при температуре 950 °С.

Слитки в виде стержней большого диаметра (до d - 100 мм) ис­пользуют для мерных загрузок в тигли при выращивании монокри­сталлического кремния по методу Чохральского. Слитки диамет­ром до d — 40 мм используют в качестве заготовок для бестигель­ной зонной плавки.

Полученный поликристаллический кремний содержит 1...5% примесей. Такой кремний не пригоден для использования в полу­проводниковом производстве, поэтому он подвергается дополни­тельной очистке.

В технологическом отношении кремний более сложный матери­ал, чем германий, так как он имеет высокую температуру плавле­ния 1414°С и в расплавленном состоянии химически активен (всту­пает в реакцию со всеми материалами, из которых изготавливают тигли). В связи с этим очистку кремния ведут зонной плавкой в ваку­уме без применения тиглей.