Зміст
1. Очищення. Загальні відомості про будову кристалу…………………….4
2. Спрямована кристалізація………………………………………………….7
3. Способи запобігання забрудненню речовини стінками тигля; метод плаваючої зони………………………………………………………………….16
4. Комбіновані методи очищення…………………………………………...…18
5. Додаткові методи очистки……………………………………………….…20
Список використаної літератури…………………………………………..…22
Вступ
В основі всіх способів глибокої очистки діелектричних і напівпровідникових матеріалів і їх компонентів використовується відмінність в хімічних, фізичних і фізико-хімічних властивостях компонентів, що розділяються. Звідси слідує що при істотній відмінності у властивостях компонентів, розділення може здійснюватися відносно легко, і навпаки, проблема очистки стає складною в тому випадку, якщо матеріал, що очищується, і домішка дуже близькі по своїх фізико-хімічних характеристиках.
Розроблена значна кількість процесів розділення і очистки речовин, у тому числі напівпровідникових і діелектричних матеріалів і їх компонентів, проте ще немає єдиної і чіткої класифікації цих процесів, що утруднює вибір оптимального процесу у кожному конкретному випадку.
Найбільшого поширення набула класифікація процесів розділення і очистки, заснована на діленні їх по фізико-хімічних властивостях речовини, використовуваних для розділення компонентів.
У курсовій роботі на основі цієї класифікації розглядаються фізико-хімічні основи процесів розділення і очистки матеріалів.
Мета роботи
Розглянути фізико-хімічні основи процесів розділення і очистки матеріалів.
1. Очищення. Загальні відомості про будову і склад речовини кристалу.
Дефекти впливають на багато фізичних властивостей кристалів. Розрізняють точкові дефекти, роль яких грають домішкові атоми, і власні точкові дефекти, наприклад вакантні вузли решітки або атоми між вузлами гратки, і лінійні дефекти-дислокації, а також двовимірні дефекти - границі зерен. Для дослідження впливу дефектної структури кристалів на їх властивості необхідно приготувати матеріал, гранично наближений до ідеального. З нього потім можна отримати кристали з відомим і досить точно дозованою кількістю дефектів. Таким чином, першими виникають проблеми очищення кристала від домішкових атомів і вилучення в ньому власних дефектів, концентрація яких перевищує термо-динамічну рівновагу.
Як правило, нас цікавлять речовини безпосередньо недоступні і повинні бути приготовлені з тих чи інших вихідних матеріалів. Наприклад, германій одержують шляхом відновлення двоокису германію водню; сульфід цинку осаджують з водних розчинів солей цинку сірководнем, сульфідом амонію або ж виготовляють з цинку і сірки в рідкій або паровій фазі.
Очищення може здійснюватися на будь-якій стадії добування, тобто очичувати можна як вихідні, так і кінцеві матеріали. У той же час вилучення власних дефектів стосується тільки кінцевого матеріалу.
Використовувані методи очищення цікавлять нас речовин наведено в (табл. 1) вони по суті співпадають із зазвичай прийнятими в хімії. Ці методи засновані на неоднаковому розподілі домішок між різними фазами. Співвідношення між концентраціями домішкових атомів в рівноважних фазах описується формулою:
де n та m – найменші цілі числа і їх прості відношення (1/2, 1/3…)
Часто n=m=1 і тоді:
Чим більше значення k відрізняється від одиниці, тим ефективніше очищення, що досягається за одну стадію. Багаторазове повторення процесу може наблизити речовину до ідеалу навіть у тих випадках, коли величина k близька до одиниці. Обраний метод очищення часто буває придатний для видалення лише одного з забруднень, а для повного очищення доводиться використовувати сукупність різних методів.
Більшість методів очищення, зазначених у табл. 1, досить добре відомі, і немає необхідності докладно на них зупинятися. Особливі вимоги, пов'язані з дослідженням твердого стану, були використані деякі з цих методів до такої міри, що з їх допомогою була досягнута рекордна для теперішнього часу ступінь очищення речовини. Найбільше значення набув метод зонної плавки, розроблений Пфанном. Виклад цього методу можна знайти в монографії [1]. Цей метод полягає в очищенні за допомогою багаторазової
Методи очистки |
Агрегатний стан речовини |
приклади |
Дистиляція |
Рідка фаза-пар |
Рідини; Hg, P, S |
Сублімація |
Тверда фаза-пар |
As, Te, Se |
Випаровування речовини |
Рідка фаза-пар Тверда фаза-пар |
In, Ga MgO, Ge |
Перекриталізація |
Тверда фаза-розплав Тверда фаза-рідка фаза |
Ge, Si NaCl |
Електроліз |
Рідка і тверда фазав електричному полі |
Метал бронзи |
Екстракція |
Рідка фаза-рідка фаза |
Органічні речовини, розчини органічних комплексних утворень |
Хроматографія
Газова хромотграфія |
Тверда абсорбент-рідка фаза Рідкий абсорбент-пара |
|
перекристалізації з розплаву. Незважаючи на те що тут використовується той
таблиця 1
же принцип повторення однакової операції, як і при інших процесах очищення (наприклад, при екстракції з не змішуючими розчинниками), метод зонної плавки має особливе значення завдяки своїй ефективності.