كيف يتم صهر البولي سيليكون؟

البولي سيليكون مادة مهمة جدًا ولها مجموعة واسعة من التطبيقات في الإلكترونيات الضوئية وأشباه الموصلات والطاقة الشمسية وغيرها من المجالات. تلعب عملية صهر البولي سيليكون دورًا حاسمًا في جودته وأدائه. يصف ما يلي عملية صهر البولي سيليكون.

المادة الخام الرئيسية للبولي سيليكون هي ثاني أكسيد السيليكون (SiO2). أولاً، يخضع ثاني أكسيد السيليكون لتفاعل اختزال لتحويله إلى سيليكون خام. عادةً، يتم اختزال ثاني أكسيد السيليكون ومسحوق الكربون في فرن عالي الحرارة لإزالة الأكاسيد من ثاني أكسيد السيليكون، مما يؤدي إلى الحصول على سيليكون خام. ثم ينتج عن مزيد من التنقية سيليكون متعدد البلورات عالي النقاء.

عادةً ما يتم صهر السيليكون متعدد البلورات باستخدام إما الصهر بالقوس أو الصهر في الطور البخاري. يتضمن الصهر بالقوس صهر السيليكون الخام في فرن القوس الكهربائي، وهو جهاز يستخدم الكهرباء لتسخين المواد شديدة التوصيل إلى درجات حرارة عالية، مما يتسبب في انصهارها. أثناء عملية الصهر بالقوس، يتم صهر السيليكون الخام عن طريق التسخين، ثم يتم تبريده وتصلبه تدريجيًا في بلورات سيليكون متعددة البلورات. أثناء عملية التبلور، يمكن تقليل الشوائب في البلورات عن طريق التحريك وسحب البلورات، مما يؤدي إلى الحصول على سيليكون متعدد البلورات عالي النقاء.

يتضمن الصهر في الطور البخاري للسيليكون متعدد البلورات تفاعل غاز يحتوي على السيليكون (عادةً كلوريد السيليكون SiCl₄) مع الهيدروجين في درجات حرارة عالية لتكوين السيليكون. عن طريق التحكم في درجة الحرارة وتدفق الغاز، يتم ترسيب كتل السيليكون تدريجيًا على الركيزة، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين بلورة سيليكون متعددة البلورات واحدة.

هناك طريقة أخرى وهي صهر البولي سيليكون باستخدام عملية المحلول. يتضمن ذلك وضع السيليكون الخام في محلول هيدروكسيد الصوديوم، مما يتسبب في تفاعل كيميائي في درجة حرارة عالية لإنتاج البولي سيليكون.

أثناء عملية صهر البولي سيليكون، يعد التحكم الدقيق في درجة حرارة التفاعل والجو ووقت التفاعل وسرعة التفاعل ومعلمات العملية المقابلة أمرًا بالغ الأهمية لضمان أن البولي سيليكون الناتج يلبي جميع المتطلبات والمواصفات الفنية. علاوة على ذلك، يعد صيانة وإصلاح معدات الإنتاج أمرًا ضروريًا لضمان استقرار العملية ومعلمات العملية المتسقة.

بشكل عام، تعد عملية صهر البولي سيليكون نظامًا معقدًا يتضمن الطاقة المتكاملة والمواد والتحكم في العمليات. يعد التحسين الشامل للمعدات والتكنولوجيا أمرًا ضروريًا لإنتاج منتجات بولي سيليكون عالية الجودة وعالية النقاء.