只需82℃！用液态金属提取硅

http://news.mydrivers.com/1/253/253482.htm


现代半导体工艺的基础是硅元素，而硅都是通过极其复杂的工艺过程从沙子从提炼出来的，耗费异常昂贵，而且容易污染环境。

密歇根大学化学与应用物理系教授Stephen Maldonado就指出：“现代电子学里的结晶硅(crystalline silicon)是通过一系列能耗密集型的化学反应做出来的，温度超过2000华氏度(1350摄氏度以上)，还制造了大量的二氧化碳。”

现在，Maldonado教授和他的两名学生发现了一种新方法，在180华氏度(82摄氏度)的低温下就能提炼出结晶硅，这只相当于火鸡烘烤时的内部温度。

他们这种方法的原理也极为常见，每一个厨房里都能找到：糖在水中过饱和的时候，就会自发地形成晶体，就是我们俗称的冰糖。

Maldonado教授说：“我们用的不是水而是液态金属，我们用的不是糖而是硅。”

他们首先制作了一种包含四氯化硅的溶液，然后让如液态镓电极。金属里的电子于是将四氯化硅转化成纯净的硅，并从液态金属中分离出来。

Maldonado教授说：“液态金属是我们这种工艺的关键。很多固态技术也能提供电子将四氯化硅转化成硅，但只有镓这样的金属才能在液态下完成硅的结晶化，而不需要额外的热能。”

不过现在用这种方法得到的结晶硅极其微小，直径只有0.5微米(两千分之一毫米)，但是研究人员们希望能继续改进技术，包括使用其他低熔点的合金，以便得到更大的结晶硅，提高实用价值。

如果这种方法证明可行，前途将是非常光明的，尤其是在太阳能产业里。结晶硅是大多数太阳能原料所必需的，但是成本非常高，迫使研究人员不得不努力寻找其他替代品。

Maldonado教授承认：“现在预言它能把硅的成本降低多少还太早，但是它有潜力成为一种灵活的、很便宜的、更环保的工艺。我们的终极梦想是只用一步就把沙子变成结晶硅。这并非不可能。”

密歇根大学正在为这种新技术申请专利保护，并寻求商业伙伴帮助他们将其推向市场。说不定有一天，CPU处理器也可以这么做出来呢。

                               
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液态金属“超低温”提取硅

                               
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液态金属提炼出来的纯净硅晶体的电子显微照片

（来源：驱动之家）

太好了，CCD芯片该降价了

确实是个大发现啊，这个技术很实用！

   电子产品  大减价

xhlzwlbh 发表于 2013-1-31 16:55

                               
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咨询金属镓的价格

量产时可以用其它金属替代。

新科技，产量了对人类好处多多啊~

楼上叫好的几位化学都不咋的，后面的技术确实很好，问题是：

我们怎么得到SiCl4呢？自然界只有硅酸盐和SiO2，这第一步耗能如何，污染又如何呢？别指望使用NaCl（食盐）就能把硅酸盐置换为四氯化硅。

这项技术确实是新技术，但先不要把以前的技术给否定了。

以前的技术确实能耗高，但总体成本并不高。现在的技术且不说离实用还差很远，本身所采用的原材料，就是高能耗的，而且也是会造成巨大污染的。

顺便再说明一下，太阳能并不需要高纯度的单晶硅，就算我们那些计算器上的电池都能实现太阳能的。生产CPU的废片，用于太阳能，还是可行的（当然效率肯定不会高）。

gohomeman1 发表于 2013-1-31 19:33

                               
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这项技术确实是新技术，但先不要把以前的技术给否定了。

以前的技术确实能耗高，但总体成本并不高。现在的 ...

确实！镓和它的化合物以及四氯化硅都是剧毒物质。这个提炼的过程如果管控的不好，所造成污染和对人体伤害都不容小觑！！

顺便说一下，我们是怎么获得高纯度单晶硅的。

其中的一种常用方法，就是利用本文中提到的SiCl4。但是，SiCl4本身就是用硅（当然纯度不高）与Cl2反应产生的，然后蒸馏一下就可以了。那么不纯的硅是怎么获得的呢？就是使用SiO2与C（比如焦炭）反应得到的。正是这一步，需要高温，还会产生大量的CO2，说不定还有剧毒的CO。所以，我对本文开始那段完全不能支持，现在的某些科学家，很喜欢先把当前技术说得一无是处，凸显他们的先进性。

岂不知，他们的所谓先进性，本身就建筑在他们鄙夷的技术上。

比如，我们常常说光伏技术的节能，其实当前的光伏技术不但成本很高，如果算上生成造成的能耗和污染，到底是不是节能，绝对是个大问题。当然咯，光伏肯定能大大提高GDP（把中国南北的产品对换也能提高GDP的），恶果嘛，今年的华北已经很明显了。在光伏产品应用的欧美国家，它们倒是真的节约了能源消耗；但是作为生产的中国，事实上是明显加大了污染和能耗。

仅仅工业粗硅没多大意义，要的是高纯硅，可能得达到6个9的纯度吧，否则在制造CPU的我过程中就会降低良品率。
SiO2+2C=Si+2CO 这是工业粗硅必须提纯否则没法用，提纯方法就是Si+2Cl2=SiCl4（气体），SiCl4+2H2=Si+4HCl这样就生产出高纯硅了。然后高温熔融旋转拉成单晶硅，切割成晶圆，激光蚀刻、氧化、蒸铝封装成CPU。