Университет XXI века: научное измерение

Научная конференция научно-педагогических работников, аспирантов, магистрантов ТГПУ им. Л. Н. Толстого 170 кремния, попаданию в него вредных примесей, образующихся в результате корро- зии стенок реакционной камеры и других частей установки, а также возникнове- нию экологических проблем, связанных с утилизацией хлорсодержащих веществ: HSiCl 3 + H 2 → Si + SiCl 4 + HCl При этом затраты электроэнергии для производства поликремния состав- ляют порядка 170 кВт * час/кг, а с учетом выращивания блока поликремния – 200 кВт * час на 1 кг. Затраты на создание производства объемом 1000 т/год со- ставляют порядка 200 млн. долларов. Использование же моносилановой технологии имеет ряд преимуществ, в частности, термическое, так как разложение моносилана происходит при сравнительно низкой температуре. К известным в настоящее время вариантам получения моносилана относятся каталитическое диспропорционирование три- хлорсилана [12–15] и каталитическое диспропорционирование этоксисиланов, разработанное в Японии [16, 17] и в СССР [18], причем последний способ в настоящее время является самым перспективным. Он представляет собой эко- логически чистую бесхлорную технологию получения моносилана и на его осно- ве - высокочистого кремния, который можно использовать как для производства солнечных батарей, так и для создания полупроводниковой электроники [19]: Si(техн.) + 3С 2 H 5 OH → HSi(OC 2 H 5 ) 3 + H 2 4HSi(OC 2 H 5 ) 3 → SiH 4 + 3Si(OC 2 H 5 ) 4 SiH 4 → Si +2H 2 Преимуществами моносиланового способа производства полупроводнико- вого кремния является то, что он основан на использовании доступного сырья; аппаратурное оформление процесса не требует создания специальных реакто- ров; практически все производственные отходы используются для получения ценных продуктов; до 95 % непрореагировавших реагентов непрерывно воз- вращается в процесс. Одним из выдающихся материалов, синтезируемых из алкоксисиланов является аэрогели [20] – материалы с экстремально низкой плотностью, впер- вые полученные в 1931 году [21]. Его применение очень широко – от автомо- билестроения до космической техники [22]. Полученные на основе тетра- алкоксисиланов аэрогели неорганической силикатной структуры характеризу- ются гидрофильным свойствами. В настоящее время в связи с появившимися подходами к направленному синтезу кремнийорганических полимеров наблю- дается рост исследований в области получения гидрофобных кремнийорганиче- ских аэрогелей. В зависимости от задач и условий получения диоксид кремния SiO 2 может быть получен в кристаллической и аморфной форме. Аморфный (волокнистый или пластинчатый) кремнезем может иметь микропористые безводные формы как анизотропного, так и изотропного строения, но изотропные формы (золи, гели и тонко дисперсные порошки) могут также содержать воду. Кроме того, аморфный кремнезем может существовать в виде массивного кварцевого стек- ла. Структурные характеристики кремнезема зависят от способа его получения.