石英粉氧化性质研究

客服主管发布于2016-06-21 10:09:19

来自：安米微纳

2.2石英粉在PEG中的氧化

PEG200是一种易溶于水、酒精灯的有机溶剂，是硅片多线切割研磨液的一种主要成分。下图为石英粉于90℃恒温条件下分别在PEG、PEG水溶液以及水中放置3d后的XRD谱。与原始石英粉(谱线①)相比较可以看出，石英粉在这三种介质中均发生了不同程度的氧化，在水中产生的非晶包最大，而在PEG中则相对较小。通过计算可知，在三种介质中的η值分别为94。4%、89。5%和84。2%。由此可以看出，水对石英粉的氧化有很重要的影响，而PEG对石英粉的氧化有一定的防护作用J.N.Chazalviel等的研究表明，在非水溶液中硅表面氧化物的形成需要水的存在，但是一般的非水溶液中会存在少量残余水，可能正是由于这些残余水的存在使得PEG不能完全阻止氧化的发生。在常温下，硅表面形成的氧化膜一般在1nm以下，根据实验中得到的XRD谱中的明显非晶包推测，在更高温度下石英粉在PEG中的氧化可能会加剧，同时，PEG与水相溶，在湿度较大的环境中PEG的含水量会增加，从而使石英粉氧化变得更为明显。

2.3石英粉在切割及储运过程中的氧化

在实际生产过程中，由硅锭到硅片一般需经过两个切割过程：一是通过带状锯条将大型硅锭切成一定规格的方柱体;二是采用多线切割机将方柱切成硅片。前者通常采用底边镀有金钢石磨粒的钢带，并在切割过程中通水冷却;后者则是用直径为100~200μm的钢线，并在切割过程中加入主要由SiC颗粒与PEG配制的砂浆作为研磨液。两个切割过程均会产生大量切屑，其中包含大量的晶体硅颗粒。下图分别为上述两种切割过程所产生石英粉切屑的XRD谱。其中，谱线①为硅锭带锯切割过程中产生的切屑。可以看出，切屑主要成分是Si，但同时也出现了明显的SiO2非晶包，表明在该切割过程中硅颗粒发生了较严重的氧化现象。这是由于在切割前沿温度很高，通冷却水起到淬冷效果的同时也为氧化提供了有利环境，高温与水的交互作用，加上后期的长期存放都为石英粉切屑的氧化提供了条件。谱线②则为硅片多线切割过程中产生的切屑。除了Si之外，还有大量SiC(来自研磨液)，但是并没有发现硅氧化物的存在。相对于带锯，线切割过程中的前沿温度较低，而且冷却砂浆主要是PEG，产生的石英粉切屑一直被含PEG的砂浆包裹，避免了与水等氧化介质直接接触。这与前面的实验结果相一致：相对于水或水溶液，PEG对石英粉具有一定的防氧化作用。

目前高纯硅的制备成本还较高，所以在储运过程中保持其品质和防止由氧化带来的浪费也显得尤为重要，特别是对于微粉状态的硅。根据以上的实验及分析可知，在高纯硅的储藏及运输过程中应尽量避免高温并防止与水等氧化介质接触，而且不宜长期放置，特别是不能在高温潮湿的环境中长期存放。

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