多晶硅生產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容簡介

本書主要講述了改良西門子法生產(chǎn)多晶硅的制備原理。內(nèi)容包括多晶硅原料制備、原料提純、多晶硅制備、尾氣回收、硅芯的制備等核心內(nèi)容，同時對超純水的制備，氫氣、氯氣的制備和凈化作了詳細介紹。本書緊密結(jié)合生產(chǎn)實踐，注重了理論與實踐的有機結(jié)合。

本書可作為高職高專硅材料技術(shù)及光伏專業(yè)的教材，同時也可作為中專、技校和從事單晶硅生產(chǎn)的企業(yè)員工的培訓教材，還可供相關專業(yè)工程技術(shù)人員學習參考。

第1章概述1

11硅的簡介1

12硅材料工業(yè)概況4

13多晶硅的生產(chǎn)方法7

小結(jié)12

習題12

第2章純水的制備13

21水的概述13

22離子交換法簡介14

23去離子水(高純水)的制備工藝15

24離子交換法制備純水17

25純水制備系統(tǒng)主要設備及工作原理19

26純水制備系統(tǒng)運行控制26

27純水制備系統(tǒng)的清洗27

28高純水的測量30

小結(jié)32

注釋32

習題32

第3章工業(yè)硅的生產(chǎn)33

31工業(yè)硅生產(chǎn)原理及影響因素33

32工業(yè)硅生產(chǎn)工藝38

33工業(yè)硅生產(chǎn)操作41

34工業(yè)硅生產(chǎn)設備43

35生產(chǎn)操作及安全控制50

36煙氣凈化利用56

小結(jié)63

習題64

第4章氫氣的制備和凈化65

41氫氣的簡介65

42氫氣的生產(chǎn)工藝68

43氫氣的凈化、儲存和運輸71

44氫氣的安全使用73

小結(jié)75

習題75

第5章液氯的汽化76

51氯氣的性質(zhì)76

52液氯的汽化77

53氯的存放和安全使用79

小結(jié)83

習題84

第6章氯化氫的合成85

61氯化氫的性質(zhì)85

62氯化氫的合成原理85

63氯化氫合成工藝過程86

64主要設備及其作用86

65工藝條件選擇和操作要點87

66質(zhì)量控制要點88

67安全控制89

小結(jié)89

習題89

第7章三氯氫硅的合成90

71三氯氫硅制備原理90

72三氯氫硅合成工藝流程90

73三氯氫硅合成的主要設備91

74三氯氫硅合成的工藝條件94

75生產(chǎn)現(xiàn)場操作要點97

小結(jié)98

習題99

第8章三氯氫硅的提純100

81三氯氫硅中雜質(zhì)含量的分析100

82提純?nèi)葰涔璧姆椒ê喗?02

83精餾的基本概念102

84雙組分溶液的氣液相平衡107

85精餾原理112

86精餾塔的物料衡算——操作線方程116

87雙組分連續(xù)精餾過程的計算126

88精餾提純設備139

89精餾工藝145

小結(jié)151

習題151

第9章三氯氫硅氫還原制備高純硅152

91三氯氫硅氫還原的原理及影響因素152

92三氯氫硅氫還原的工藝155

93三氯氫硅氫還原操作要點及事故處理157

94三氯氫硅氫還原工藝質(zhì)量要求159

95三氯氫硅氫還原工藝中的計算159

96還原生產(chǎn)中的熱能綜合利用160

小結(jié)161

習題161

第10章還原尾氣干法回收工藝162

101重要作用和意義162

102干法回收的工藝過程163

103四氯化硅的氫化165

小結(jié)169

習題169

第11章硅芯的制備與腐蝕170

111硅芯的制備170

112硅芯腐蝕175

小結(jié)176

習題177

第12章硅烷法制備高純硅178

121硅烷的概述178

122原料的制取及處理180

123硅烷的發(fā)生184

124硅烷的提純189

125硅烷熱分解制備多晶硅191

小結(jié)193

習題194

參考文獻195

本書闡述了單晶硅與多晶硅生產(chǎn)的基本原理和主要設備，列舉了實際生產(chǎn)技術(shù)方面的基礎知識，還給出了大量技術(shù)實例，論述了單晶硅與多晶硅生產(chǎn)操作方法和安全生產(chǎn)注意事項等。本書所列多是單晶硅與多晶硅生產(chǎn)企業(yè)人員應知和應會的技術(shù)內(nèi)容及理論問題，注重理論與實踐的緊密結(jié)合，以培養(yǎng)職業(yè)崗位實際能力為目標，突出強調(diào)應用性和實踐性。 本書根據(jù)編者多年實踐經(jīng)驗進行編寫，既有操作實踐知識，又有基礎理論；力求深入淺出，通俗易懂。希望通過本書出版，能為促進我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并對生產(chǎn)一線的讀者能有所幫助

ISBN：9787122132338

定價：58.00元

作者：劉寄聲 編著

出版社：化學工業(yè)出版社

出版時間：2012年04月

版次：1-1

裝幀：平

字數(shù)：496千字

開卷分類：工程技術(shù)

第1章硅的基本知識

11什么是硅？1

12為什么有人將硅稱為矽？2

13硅在地球上的儲量是怎樣的？2

14人類是何時首次獲得單質(zhì)硅的？2

15為什么說硅是碳族元素？3

16硅有什么物理性質(zhì)？4

17硅有什么化學性質(zhì)？硅有什么電學性能？4

18工業(yè)用硅是怎樣分類的？5

19什么是工業(yè)硅？5

110工業(yè)硅是怎樣生產(chǎn)的？5

111對工業(yè)硅有什么要求？7

112什么是硅石？什么是水晶石？8

113什么是硅粉？什么是石英粉？什么是白炭黑？8

114自然界的物質(zhì)有哪三種狀態(tài)？9

115什么是晶體？什么是非晶體？10

116什么是解理性？11

117什么是各向異性？12

118什么是晶面？什么是晶向？12

119硅晶體不同晶面或晶向有什么不同？13

120什么是晶體缺陷？什么是位錯？14

121晶體與非晶體哪個內(nèi)能高？15

122晶體與非晶體的熔點有什么不同？15

123什么是霍爾效應？16

124什么是多晶硅？什么是單晶硅？16

125多晶硅有什么用途？單晶硅有什么用途？17

126什么是純度？20

127純度怎么表示？20

128什么是分凝現(xiàn)象？什么是分凝系數(shù)？22

129雜質(zhì)對半導體有什么影響？22

130雜質(zhì)在半導體中有什么作用？23

131什么是本征半導體？什么是雜質(zhì)半導體？23

132什么是半導體？半導體有哪些獨特的性能？24

133半導體材料的種類有哪些？25

134什么是電阻率？什么是電導率？26

135半導體與金屬導體有什么不同？27

136為什么半導體的導電不如導體？28

137雜質(zhì)在半導體中有什么作用？29

138半導體中的雜質(zhì)可分為哪兩類？電中性雜質(zhì)對半導體有哪些作用？29

139雜質(zhì)在半導體的晶格中占什么位置呢？30

140什么是載流子？什么是帶正電的載流子？30

141什么是載流子濃度？31

142什么是載流子遷移率？31

143什么是載流子復合？什么是平衡狀態(tài)？什么是壽命？32

144什么是多數(shù)載流子？什么是少數(shù)載流子？32

145什么是P型半導體？什么是N型半導體？33

第2章單晶硅的生產(chǎn)方法

21什么是單晶硅？什么是“FZ”單晶？什么是“CZ”單晶？34

22直拉法單晶硅是怎樣生產(chǎn)的？35

23什么是籽晶？單晶硅生產(chǎn)對籽晶有哪些要求？37

24怎樣進行化學處理？37

25裝爐時應該注意什么？38

26什么是真空？什么是真空度？39

27種晶時應該注意什么？39

28怎樣縮頸？怎樣放肩？40

29怎樣等徑？怎樣收尾？41

210拉晶時溫度和拉速是怎樣變化的？41

211單晶硅中都含有哪些雜質(zhì)？42

212氧雜質(zhì)對單晶硅有什么影響？什么是內(nèi)吸雜工藝？42

213碳雜質(zhì)對單晶硅有什么影響？43

214金屬雜質(zhì)對單晶硅有什么影響？44

215摻雜方法有哪幾種？44

216什么是浮渣？出現(xiàn)浮渣怎樣處理？45

217什么是跳硅？什么是搭橋？出現(xiàn)跳硅和搭橋怎樣處理？45

218拉單晶時會出現(xiàn)哪些不正?，F(xiàn)象？46

219影響單晶硅縱向均勻性的有哪些因素？有哪些解決方法？47

220影響單晶硅徑向均勻性的有哪些因素？有哪些解決方法？47

221在保護氣氛中與真空下拉晶有什么不同？48

222單晶硅產(chǎn)生位錯有哪些原因？怎樣減少位錯？48

223什么是晶變？49

224什么是直拉單晶硅的減壓工藝？49

225什么是磁場直拉單晶硅生產(chǎn)法？51

226晶體生長時固液界面有哪幾種？如何保持固液界面平坦？51

227對單晶爐的熱系統(tǒng)有哪些改良？52

228什么是區(qū)熔提純法？什么是懸浮區(qū)熔法？53

229懸浮區(qū)熔法生長單晶與直拉法生長單晶比較各有什么優(yōu)缺點？55

230區(qū)熔時怎樣接棒？56

231籽晶與硅棒怎樣連接？56

232區(qū)熔過后出現(xiàn)多晶怎么辦？57

第3章多晶硅的生產(chǎn)方法

31多晶硅的生產(chǎn)方法有哪些？其中傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法有哪些？新（現(xiàn)代）的生產(chǎn)方法有哪些？58

32常用的傳統(tǒng)生產(chǎn)法是哪幾種？59

33什么是改良西門子法？60

34最初的西門子法的工藝流程是怎樣的？61

35西門子法經(jīng)過了哪些改良？69

36什么是冷氫化法？什么是熱氫化法？74

37什么是四氯化硅氫還原法？74

38什么是硅烷裂解法？79

39精餾提純法硅烷裂解法的工藝流程是怎樣的？80

310吸附提純法硅烷裂解法的工藝流程是怎樣的？85

311什么是四氯化硅鋅還原法？87

312什么是流化床？什么是流化床法？88

313什么是氣液沉積法？89

314什么是三氯氫硅和四氯化硅混合源生產(chǎn)多晶硅的方法？90

315什么是多晶硅與石英玻璃的聯(lián)合制備法？90

316一種沒有四氯化硅排放的多晶硅的生產(chǎn)法是怎么回事？94

317什么是提純？提純的方法有哪些？95

318什么是化學提純法？什么是物理提純法？97

319什么是CVD法？什么是PVD法？97

320什么是硅源？97

321改良西門子法的還原爐里怎么會有四氯化硅？98

322四氯化硅氫還原法的還原爐里怎么會有三氯氫硅？98

323氫還原法生產(chǎn)多晶硅的生長速率與什么有關？99

324氫還原反應有什么條件？氫還原的反應過程是怎樣的？99

325氫還原工序除了還原爐還需要什么？100

326氫還原的具體工藝流程是怎樣的？101

327還原爐是用什么方法加料的？104

328什么是置換？怎么置換？104

329還原爐的啟動方法有哪幾種？105

330多晶硅工廠建成后怎么開車？105

331怎樣防止多晶硅倒棒？111

332還原爐裝爐時應該注意什么？112

333還原爐運行時應該注意什么？112

334還原爐停爐拆爐時應該注意什么？113

335影響還原效果的因素有哪些？113

336什么是夾層？什么是氧化分層？114

337為什么要還原爐開爐時慢升溫，停爐時慢降溫？114

第4章三氯氫硅和四氯化硅的生產(chǎn)方法

41什么是三氯氫硅？三氯氫硅有什么用途？115

42什么是四氯化硅？四氯化硅有什么用途？116

43四氯化硅是怎樣制備的？117

44三氯氫硅是怎樣制備的？121

45生產(chǎn)三氯氫硅為什么用粉狀工業(yè)硅？生產(chǎn)四氯化硅為什么用塊狀工業(yè)硅？125

46三氯氫硅是怎樣提純的？125

47四氯化硅是怎樣提純的？128

48什么是飽和蒸汽、飽和蒸汽壓？129

49什么是物理提純？什么是化學提純？129

410四氯化硅的顏色太重是什么原因？130

411什么是汽化？什么是液化？130

412什么是蒸發(fā)？131

413什么是沸騰？什么是沸點？131

414什么是高沸點？什么是低沸點？131

415什么是易揮發(fā)組分？什么是難揮發(fā)組分？131

416什么是蒸餾？什么是精餾？131

417三組分的液體混合物怎么精餾？132

418什么是回流比？133

419什么是減壓蒸餾？133

420什么是加壓蒸餾？133

421精餾塔中的爆響是怎么回事？134

422什么是濕氮去磷法？134

423什么是吸附提純法？134

424什么是絡合物提純法？135

425為什么不允許空氣進入精餾塔？136

426什么是密閉蒸餾？什么是補充氣體？136

427什么是二氯二氫硅？二氯二氫硅是怎樣生產(chǎn)的？136

428什么是理論塔板？什么是塔的全流量？137

429什么是液泛現(xiàn)象？什么是液泛溫度？137

430什么是間斷精餾法？什么是連續(xù)精餾法？138

431精餾塔為什么要保溫？140

432精餾塔上為什么要有放空管？為什么要有W形管？140

433精餾塔上的放空管怎樣液封？加壓精餾塔上的放空管怎樣液封？140

434什么是乳化塔？142

435對多晶硅質(zhì)量影響較大的污垢有哪些？多晶硅生產(chǎn)所要清洗的設備主要有哪些？142

436怎樣清洗精餾塔？143

437精餾塔操作的關鍵參數(shù)有哪些？143

第5章多晶硅和單晶硅生產(chǎn)所用的其他原料

51什么是天然石英玻璃？什么是合成石英玻璃？144

52什么是石英坩堝？石英坩堝是干什么用的？145

53不透明石英坩堝的內(nèi)外壁的結(jié)構(gòu)是不同的嗎？不透明石英坩堝為什么要涂鋇？146

54什么是析晶？怎樣來防止石英玻璃析晶呢？147

55什么是氬氣？它在單晶硅生產(chǎn)中有什么用途？148

56氬氣是怎樣生產(chǎn)的？148

57什么是氧氣？它有什么性質(zhì)？148

58氧是怎么制造的？149

59什么是氫氣？它有什么性質(zhì)？149

510氫氣有什么特性？150

511氫氣有什么用途？151

512氫氣是怎么制備的？151

513怎樣從綜合利用中尋找氫氣資源？153

514什么是工業(yè)氫、超純氫、高純氫、純氫？154

515各種行業(yè)對氫氣有什么要求？154

516氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品氫氣能用來生產(chǎn)多晶硅嗎？氯堿氫氣怎樣凈化？155

517什么是氯氣？氯氣有什么特性？156

518氯氣有什么用途？157

519氯氣是怎么制備的？157

520什么是氯化氫？氯化氫有什么特性？158

521氯氣與氫氣之間有什么關系？158

522氯化氫有什么用途？159

523合成氯化氫時對原料氯和氫有什么要求？159

524對成品氯化氫的純度有什么要求？159

525氯化氫是怎樣制備的？159

526什么是氮氣？氮氣有什么特性？160

527氮氣有什么用途？161

528氮氣是怎么制備的？162

529水有什么特性？164

530水是怎么分類的？165

531純水是怎么制備的？165

532什么是熱載體？熱載體都是用硅制成的嗎？168

533制作硅芯的方法有哪幾種？硅芯截面都是圓的嗎？170

534什么是伏安特性？各種熱載體的伏安特性有什么不同？170

第6章環(huán)保和節(jié)能

61什么是環(huán)保節(jié)能？多晶硅生產(chǎn)為何要環(huán)保節(jié)能呢？172

62三氯氫硅合成的尾氣主要由什么組成？173

63還原爐的尾氣主要由什么組成？174

64改良西門子法生產(chǎn)多晶硅為什么會有大量的四氯化硅排出？174

65改良西門子法生產(chǎn)多晶硅排出的四氯化硅怎么治理？175

66什么是白炭黑？什么是氣相白炭黑？175

67為什么要用還原尾氣來生產(chǎn)白炭黑？怎樣生產(chǎn)氣相白炭黑？175

68什么是氫回收？氫回收有哪幾種？177

69淋洗塔排出的廢水為什么要放石灰？177

610怎樣用多晶硅生產(chǎn)中的尾氣來生產(chǎn)鹽酸？178

611還原爐為什么要用油冷卻？178

612怎樣用油為還原爐冷卻？179

613怎樣采用熱油制冷？180

614可以采用蒸汽冷卻還原爐嗎？180

615可以采用氫氣冷卻還原爐嗎？180

616精餾塔怎么節(jié)能？181

617增加還原爐的硅棒數(shù)可以節(jié)能嗎？181

618多晶硅生產(chǎn)為什么要與石英玻璃聯(lián)產(chǎn)？181

619為什么要用還原尾氣來生產(chǎn)鹽酸？182

620為什么要用還原尾氣來生產(chǎn)有機硅？182

621為什么從還原爐排出的尾氣首先要進入節(jié)能器？183

622為什么還原爐的尾氣最終還需用淋洗法處理后才可排放？183

第7章多晶硅的物理生產(chǎn)法

71什么是多晶硅的物理生產(chǎn)法？物理生產(chǎn)法有哪些優(yōu)缺點呢？184

72雜質(zhì)在硅的熔體中有哪些效應？185

73什么是擴散系數(shù)？什么是蒸發(fā)常數(shù)？185

74什么是雜質(zhì)的蒸發(fā)速率常數(shù)？185

75在硅的熔體中哪種元素最容易蒸發(fā)？186

76什么是平衡分凝系數(shù)？什么是有效分凝系數(shù)？186

77硅熔體的結(jié)晶速率對分凝的效果有什么影響？187

78什么是分凝提純法？187

79多晶硅物理生產(chǎn)法的主要工藝是怎樣的？187

710什么是定向凝固？188

711多晶硅的冶金法里有化學方法嗎？188

712什么是多晶硅鑄錠？189

713多晶硅鑄錠與多晶硅物理生產(chǎn)法有什么不同？189

714多晶硅鑄錠的工藝流程是怎樣的？190

715多晶硅鑄錠工藝有什么優(yōu)缺點？190

第8章多晶硅和單晶硅生產(chǎn)所用的主要設備

81什么是單晶爐？192

82單晶爐體包括哪幾個部分？193

83什么是區(qū)熔爐？194

84什么是硅芯爐？195

85什么是硅芯切割？195

86什么是多晶硅還原爐？195

87硅棒對數(shù)與節(jié)能有什么關系？196

8812對還原爐的結(jié)構(gòu)是怎樣的？197

89還原爐的電極是怎樣絕緣密封的？198

810什么是薄壁殼體？薄壁殼體的厚度怎么求得？198

811多晶硅的生產(chǎn)設備對所用鋼材有什么要求？201

812什么是不銹鋼？不銹的原理是什么？202

813什么是304L不銹鋼？什么是316L不銹鋼？202

814什么是揮發(fā)器？203

815什么是節(jié)能器？204

816精餾塔有哪幾種？205

817什么是溢流式篩板塔？什么是穿流式篩板塔？208

818為什么說塔柱和篩板是篩板塔的心臟？多晶硅生產(chǎn)對塔柱和篩板有什么要求？209

819什么樣的塔釜好？210

820怎樣確定塔釜的大?。?11

821什么是塔頭？213

822什么是吸收塔？215

823什么是解吸塔？216

824鉬芯爐和硅芯爐的電器有什么不同？217

82512對棒還原爐的硅棒是怎樣接線的？12對棒還原爐需要怎樣的加熱電器？220

826什么是并串聯(lián)技術(shù)？220

827什么是直流控制？什么是單層控制？什么是疊層控制？ 222

第9章安全生產(chǎn)

91氫氣有什么危險性？225

92氧氣有什么危險性？226

93氯化氫有什么危險性？226

94氯氣有什么危險性？227

95氬氣、氮氣有什么危險性？227

96四氯化硅有什么危險性？227

97三氯氫硅有什么危險性？228

98對廠房有什么要求？229

99對氫氣管道有什么要求？230

910為什么氫氣管路上要加阻火器？231

911為什么使用氫氣的廠房不宜采用有井字梁的結(jié)構(gòu)？231

912為什么使用氫氣的廠房屋頂不宜采用機械排風？231

913對氧氣管道有什么要求？231

914為什么氫氣、氧氣瓶絕對不能混用"para" label-module="para">

915什么是氣體置換？233

916為什么氧氣瓶在使用中要留有一定壓力的余氣"para" label-module="para">

917液氧儲存有什么注意事項？234

918為什么氧氣閥門不能碰到油污？234

919為什么氧氣的管道和閥門多是銅或不銹鋼的？234

920為什么三氯氫硅的儲罐需要用水降溫？234

921當出現(xiàn)四氯化硅或三氯氫硅泄漏時應該怎樣處理？234

922為什么四氯化硅跑漏時要用氨水去處理？235

923為什么多晶硅生產(chǎn)廠房要上下都有通風口？235

924怎樣來計算液體的泄漏速率？236

925怎樣來計算氣體的泄漏速率？236

926怎樣來計算泄漏液體的蒸發(fā)量？237

927對四氯化硅和三氯氫硅的儲運有什么規(guī)定？238

928對氫氣、氧氣儲運有什么規(guī)定？239

929多晶硅生產(chǎn)中突然停電怎么辦？239

930多晶硅生產(chǎn)中突然停水怎么辦？240

931多晶硅生產(chǎn)中突然停氣怎么辦？240

932單晶硅生產(chǎn)中突然停電、停水怎么辦？241

933出現(xiàn)四氯化硅或三氯氫硅燒傷事故應該怎么處理？241

934什么是壓力容器？壓力容器是怎樣分類的？241

935壓力容器使用有什么要求？242

936電氣設備發(fā)生火災應采取怎樣的滅火措施？243

937什么是靜電效應？244

938靜電有哪些危害？怎樣防止產(chǎn)生靜電？245

939單晶爐、還原爐的外皮和管道為什么要接地？245

101為什么說硅的前途像東方的太陽？246

102現(xiàn)今的硅生產(chǎn)工藝還存在哪些不足？247

103多晶硅生產(chǎn)耗能為什么高？如何改進？248

104多晶硅生產(chǎn)對環(huán)境有什么影響？如何改進？250

105怎樣才能降低單晶硅和多晶硅的生產(chǎn)成本？250

106怎樣才能簡化單晶硅和多晶硅的流程？251

107什么是直拉單晶爐連續(xù)加料法？252

108什么是帶硅？253

109什么是厚度沉積率？怎樣提高厚度沉積率？255

1010加大硅芯直徑對產(chǎn)率有什么影響？258

1011加大硅棒的最終的直徑對產(chǎn)率有什么影響？260

1012如何為串聯(lián)的末端還原爐加壓？261

1013如何通過改變發(fā)熱體來加快多晶硅的生產(chǎn)速度？264

附錄

附錄1常用的物理量267

附錄2單晶硅常用電阻率與摻雜濃度的關系表267

附錄3氬氣露點和所含水分對照表268

附錄4單晶硅常用化學腐蝕劑268

附錄5直拉單晶硅和區(qū)熔單晶硅允許偏差表268

附錄6直拉單晶硅的電學性能參數(shù)269

附錄7區(qū)熔單晶硅的電學性能參數(shù)269

附錄8區(qū)熔高阻單晶硅的電學性能參數(shù)269

附錄9幾種多晶硅制造方法的總投資對比表270

附錄10國內(nèi)部分單位氫氣管道流速270

附錄11工業(yè)氫、超純氫、高純氫、純氫的純度標準表270

附錄12各行業(yè)所需氫氣主要技術(shù)參數(shù)270

附錄13露點溫度、水蒸氣壓力和水蒸氣含量關系表271

附錄14常用單位換算表273

參考文獻 2100433B