SiC与硅片切割废料氧化层的热力学分析与还原研究

作者：张天; 杨时聪; 魏奎先^*; 马文会

来源：昆明理工大学学报(自然科学版), 2023, 48(04): 1-8.

DOI：10.16112/j.cnki.53-1223/n.2023.04.201

• 硅片切割废料
• 热力学
• 氧化层
• SiC还原

金刚线硅片切割废料(DWSSP)是单晶硅片切割过程中产生的废料，含有大量高纯硅.如能将DWSSP有效回收可降低高纯硅生产成本和环境安全隐患，然而DWSSP硅颗粒表面存在SiO2阻碍了硅的回收利用.基于此，作者提出一种采用SiC将DWSSP硅颗粒表面SiO2还原为Si的新方法.首先通过热力学计算常压和真空下SiC还原SiO2反应的可行性.热力学结果表明，常压下SiC还原SiO2反应无法进行；真空下可降低ΔGT,真空度越低，反应温度越低，SiC还原SiO2反应越容易进行.然后进行实验对热力学计算结果进行验证，实验结果表明，常压下未发现Si的存在，真空下随温度的升高SiO2逐渐被还原为Si,与热力学计算结果一致.当真空度为10-3 Pa、还原温度为1 973 K时，采用SiC可将SiO2全部还原为Si.因此，进一步采用SiC对DWSSP硅颗粒表面SiO2进行真空还原，结果表明，当真空度为10-3 Pa,温度为1 973 K时，SiC可有效地将DWSSP硅颗粒表面SiO2全部还原为Si.本研究在真空条件下采用SiC还原DWSSP硅颗粒表面SiO2,可以增加高纯硅产率，减少高纯硅损失并降低反应所需温度节约能源，具有回收效率高、环境污染小等特点.

• 单位
  昆明理工大学