高硒碲一次真空蒸馏脱硒、钠制备高纯碲工艺探究

高纯碲是广泛应用于红外探测、核辐射探测、光伏、制冷等领域的关键半导体材料,其应用范围受碲纯度限制。目前制备6 N、7 N级高纯碲的主流工艺为“真空蒸馏-通氢区熔”,但对于高硒原料,该工艺流程所制备产品难以达标。本文以4 N级碲为原料(主要杂质元素为硒、钠,硒含量为6.2×10^(-6)),进行了高纯碲制备试验。通过分析在同一冷凝位置内、外层杂质含量差异,发现了碲冷凝过程中存在“冷凝区滑移”现象,造成低沸物杂质与产品混杂问题;试验还表明,延长原料恒温预热时间和加入高纯石英也有利于碲的提纯。针对上述问题,对原工艺进行改进,在延长原料恒温预热时间至70 min、预烘冷凝器、于原料碲中掺入高纯石英碎片的条件下,实现在通氢区熔工序前高效分离原料碲中的硒和钠,可将4 N级高硒冶炼碲锭经一次蒸馏制得6 N级高纯碲。该改进后工艺无需在真空蒸馏工艺中通氢,即可一次蒸馏制备6 N级高纯碲,大幅节约制造成本,且为采用4 N级高硒碲为原料制备7 N级超高纯碲提供了条件。

真空升华提纯粗砷工艺研究

从热力学和分离系数角度对真空升华提纯粗砷进行了理论分析,并进行了真空升华工艺试验和试生产。经过大量试验探索表明:粗砷经过一次真空升华处理,锑、铋、硒3种杂质元素较难去除,其中杂质锑元素含量最高;在较低的粗砷真空升华温度条件下,锑的去除效果相对较好,去除率最高可达82.7%。

高锑金属砷真空升华生产工艺研究

高纯砷是制备砷化镓、砷化铟等半导体材料的重要原料。我司采用气相-氯化还原法工艺以金属砷(As≥99.7%,Sb≤0.09%)作为原料制备高纯砷。改用二次资源高锑金属砷(As≥99.3%,Sb≤0.60%)为真空升华原料在多个方面具有重要意义。本文从生产实践出发,对砷与各杂质元素纯物质蒸气压进行简要分析,并对砷蒸汽沉积结晶中所含主要杂质元素锑、铋、硫的分布和其表、截面形态与所处梯度温场内位置的关系初步总结;以及研究如何提高产品品质。提出砷蒸汽在钛结晶器内表面沉积结晶过程为,若干种砷蒸汽组分以特定温度为沉积中心并以一定的优先顺序依次呈正态分布样沉积结晶并相互叠加的观点。通过调整生产工艺实现二次资源高锑金属砷降锑提质。结果表明,在以较低的恒温加热温度将金属砷真空升华有助于提高产品品质,最高至99.98%,锑的去除率达92.5%;对高锑金属砷可将其锑含量降至0.08%内,综合品质最高至99.90%,锑的去除率在80%以上。

高纯砷的发展及趋势

本文首先描述了高纯砷的用途,然后以高纯砷的制备方法、制备历史和现状、高纯砷的分析三个角度对高纯砷产业发展做出介绍。高纯砷的工艺多种多样且日趋成熟,检测手段较为先进,国内有多家高纯砷的制造企业,产量居于世界前列,但纯度及产品稳定性差强人意。目前,高纯砷用途广泛,但也面临技术升级,减轻安全环保压力等问题,需要全行业共同努力,让高纯砷行业发展得更好。