ছিল তা না পানি এবং কার্বন-ভিত্তিক জীবনের পাতলা খাপ এটা আচ্ছাদন জন্য, আমাদের বাড়িতে গ্রহ সম্ভবত শ্রেষ্ঠ “সিলিকন পৃথিবী নামে পরিচিত হবে । ” পৃথিবীর ভূত্বক ভর বেশি এক চতুর্থাংশ সিলিকন, এবং একসঙ্গে অক্সিজেনের সঙ্গে, সিলিকেট খনিজ শিলা পাতলা শেল 90% সম্পর্কে গঠন পৃথিবীর মজ্জার উপর ভাসে। সিলিকন আমাদের জগতের bedrock, এবং এটা ময়লা সাধারণ হিসাবে আক্ষরিক আছে।
কিন্তু কারণ আমরা তা অনেক আছে মানে এই নয় আমরা তার বিশুদ্ধ আকারে এটা অনেক আছে। এবং এটি সিলিকন কাপড় যে মধ্যে তথ্য প্রযুক্তির যুগে আমাদের বিশ্বের আনা হয়ে যে শুধুমাত্র তার purest ফর্ম আছে। আধিভৌতিক সিলিকন খুব বিরল, যদিও, এবং তাই ধাতুকল্প যে বিশুদ্ধ যথেষ্ট উপযোগী হতে করা উপলব্ধিজনক পরিমাণে পেয়ে কিছু প্রশংসনীয় energy- ও রিসোর্স নিবিড় মাইনিং ও বিশোধক অপারেশন প্রয়োজন। এই অপারেশন কিছু প্রশংসনীয় আকর্ষণীয় রসায়ন এবং কয়েক ঝরঝরে ঠাট ব্যবহার করুন, এবং যখন শিল্প মাত্রা পরিমাপ, তারা অনন্য চ্যালেঞ্জ যে মোকাবেলা করার কিছু প্রশংসনীয় কুশলী ইনজিনিয়ারিং প্রয়োজন জাহির করা।
শিলা হিসাবে হার্ড
সবচেয়ে সিলিকন উৎপাদনের জন্য কাঁচামাল খনিজ কোয়ার্টজাইট হয়। কোয়ার্টজাইট কোয়ার্টজ বালি যে পাললিক আমানতের গঠিত প্রাচীন আমানত থেকে আসে। সময় এবং তাপ এবং চাপ দিয়ে ধরে এই সব কোয়ার্টজ বেলেপাথর রূপান্তরিত শিলা কোয়ার্টজাইট, যা ভলিউম দ্বারা অন্তত 80% কোয়ার্টজ হয় রুপান্তরিত করা হয়েছে।
কোয়ার্টজাইট। উত্স: Geology.com
কোয়ার্টজাইট একটি অবিশ্বাস্যভাবে কঠিন শিলা, এবং যেখানে এটি পৃষ্ঠ উপরে অকর্মা, এটা ঢালের যে দৃঢ়ভাবে তুষারপাত প্রতিহত ফর্ম। কোয়ার্টজাইট উল্লেখযোগ্য গঠন বিশ্বজুড়ে সমস্ত বিক্ষিপ্ত হয়, কিন্তু যেহেতু গঠন তুলনামূলকভাবে অন্যান্য কাঁচামাল এবং শক্তি সরবরাহ প্রয়োজন পাসে সহজলভ্য এবং থাকতে হবে সেখানে, অপেক্ষাকৃত কম জায়গায় যেখানে এটা আর্থিক ইন্দ্রিয় তোলে সিলিকন উৎপাদনের জন্য শিলা আকর করছে ।
কাঁচা কোয়ার্টজাইট বেশিরভাগই সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2), এবং বিশোধক প্রক্রিয়া কমানো প্রতিক্রিয়া অক্সিজেন পরিত্রাণ পেতে শুরু হয়। চূর্ণ কোয়ার্টজাইট কোকাকোলা আকারে (কয়লা যে অক্সিজেন অভাবে উত্তপ্ত হয়েছে) কার্বন সঙ্গে মিশ্রিত করা হয়। Woodchips পাশাপাশি চার্জ যোগ করা হয়; তারা একটি কার্বন উৎস এবং একটি শারীরিক bulking এজেন্ট যে চুল্লি ভাল রটান করতে গ্যাসের ও তাপ দেয় উভয় পরিবেশন করা।
সিলিকন ধাতু বিগলন জন্য চাপ চুল্লি সারগর্ভ কার্বন ইলেকট্রোড সঙ্গে বিরাট ইনস্টলেশনের হয়। ইলেকট্রোড, ধাতু বিগলন সময় খাওয়া হয়, তাই নতুন ইলেকট্রোড বর্তমান ইলেকট্রোড এর সমাজের সারাংশ সম্মুখের মাতাল নিশ্চিত প্রক্রিয়া বিঘ্নিত না হয় করা। চাপ চুল্লি 2,000 ° সেঃ তাপমাত্রা প্রয়োজন বজায় রাখার জন্য বিদ্যুৎ প্রচুর পরিমাণে, তাই সিলিকন শোধনাগার সাধারণত অবস্থিত হয় যেখানে বিদ্যুৎ কম খরচ এবং অঢেল প্রয়োজন।
গলে জোন ভিতরে হ্রাস প্রতিক্রিয়া আসলে বেশ জটিল হয়, কিন্তু দুটি প্রধান প্রতিক্রিয়া সঙ্গে সংকলিত আপ করা যেতে পারে:
উভয় প্রতিক্রিয়া সালে সিলিকন ডাইঅক্সাইড অক্সিজেন প্রধান বর্জনীয় পদার্থ গঠনের কার্বন, কার্বন মনোক্সাইড সঙ্গে সম্মিলন। একটি সাইড প্রতিক্রিয়া যে চুল্লি গলে যাই জোন এর একটি অংশ ঘটে সিলিকন কার্বাইড (এসআইসি), যা একটি অবাঞ্ছিত উপজাত হয় উৎপন্ন (অন্তত যখন লক্ষ্য সিলিকন শুদ্ধ হয়; সিলিকন কারবাইড নিজেই একটি দরকারী শিল্প ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম হয়)। নিশ্চিত করুন যে সিলিকন ডাইঅক্সাইড চুল্লি মধ্যে বেশী দূরে করা হলে, দ্বিতীয় প্রতিক্রিয়া যেখানে এসআইসি সিলিকন ডাইঅক্সাইড কমানোর জন্য একটি কার্বন উৎস হিসাবে কাজ করে বিশেষ সুবিধাপ্রাপ্ত হয়, এবং 99% বিশুদ্ধতা পর্যন্ত সঙ্গে সিলিকন নীচে বন্ধ চাপড় মেরে যাবে চুল্লি।
সিলিকন এই প্রক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত ধাতুবিদ সিলিকন হিসাবে উল্লেখ করা হয়। প্রায় সব শিল্প ব্যবহারের জন্য, এই অত্যন্ত শুদ্ধ সিলিকন ভাল যথেষ্ট। ধাতুবিদ সিলিকন 70 সম্পর্কে% যেমন ferrosilicon সেইসাথে অ্যালুমিনিয়াম-সিলিকন, একটি খাদ যে ন্যূনতমরূপে শীতল এবং উপর চুক্তি অতএব অধ অ্যালুমিনিয়াম ইঞ্জিন ব্লক এবং অনুরূপ আইটেম জন্য ব্যবহার করা হয় যেমন ধাতু করতোয়া উত্পাদন চলে যায়।
আরো নবম সংখ্যা
Monosilane মিথেন সিলিকন সমতুল্য। trichlorosilane সালে hydrogens তিন chlorines প্রতিস্থাপিত হয়। উত্স: WebElements
ধাতুবিদ সিলিকন হিসাবে দরকারী হয়, এমনকি এ 99% বিশুদ্ধ এটা এমনকি বিশুদ্ধতা অর্ধপরিবাহী এবং ফোটোভোলটাইক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় পাসে নয়। পরিশোধন পরবর্তী পদক্ষেপ বিশুদ্ধতা স্তর যে অর্ধপরিবাহী উত্পাদন জন্য দরকার করার সিলিকন নিতে। পবিত্রতা অর্জন গরম, বায়বীয় হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড সঙ্গে চূর্ণ ধাতুবিদ সিলিকন মিশিয়ে শুরু হয়। এই প্রতিক্রিয়া তিন ক্লোরিন পরমাণু এবং এক হাইড্রোজেন এই ক্ষেত্রে, silanes চারটি সংযুক্তি দ্বারা বেষ্টিত একটি কেন্দ্রীয় সিলিকন পরমাণুর সঙ্গে যৌগ উত্পাদন করে। এই trichlorosilane প্রতিক্রিয়া চেম্বারের, যা সহজে হ্যান্ডেল এবং আংশিক পাতন দ্বারা শুদ্ধ করে তোলে ভিতরে তাপমাত্রায় একটি গ্যাস।
যখন trichlorosilane গ্যাস পর্যাপ্ত শুদ্ধ করা হয়েছে, polycrystalline সিলিকন উৎপাদন শুরু করতে পারবেন। সিমেন্স প্রক্রিয়া মেন মেথড এখানে, এবং রাসায়নিক বাষ্প এজাহার একটি ফর্ম। একটা বড় ঘণ্টা আকৃতির প্রতিক্রিয়া চেম্বারের বিভিন্ন পাতলা তম রয়েছেঅত্যন্ত বিশুদ্ধ সিলিকন পড়ুন, যা তাদের মাধ্যমে একটি বৈদ্যুতিক বর্তমান পাস করে 1,150 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত। গ্যাসীয় ট্রাইচিত্রসিলেন এবং হাইড্রোজেন একটি মিশ্রণ চেম্বারে প্রবাহিত হয়; গ্যাসটি সিলিকন পিছনে রেখে গরম ইলেক্ট্রোডের উপর গ্যাসের decomposes, যা প্রায় 15 সেমি ব্যাসে rods মধ্যে accretes। Siemens প্রক্রিয়া দ্বারা তৈরি Polycrystalline সিলিকন 99.99999% (“Seven Nines”, বা 7n) বা তার বেশি একটি বিশুদ্ধতা থাকতে পারে। 7N থেকে 10N Polysilicon বেশিরভাগ ফোটোভোলটাইক কোষের জন্য ব্যবহৃত হয়, যদিও এই বিশুদ্ধতা পরিসরের কিছু পলিসিলিকন এটি mosfet এবং cmos semiconductors মধ্যে তোলে।
একটি সিমেন্স প্রক্রিয়া চেম্বার থেকে polysilicon rods। উত্স: সিলিকন পণ্য গ্রুপ GMBH
Siemens প্রক্রিয়া polysilicon workhorse হয়, এটি তার অসুবিধা আছে। প্রধান সমস্যা হল এটি একটি শক্তি হগ – ক্রমবর্ধমান পোলাইকাস্টালাইন রডকে ধরে রাখার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে ফিডস্টককে বিচ্ছিন্ন করার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে বিদ্যুৎ প্রয়োজন। এই সমস্যার আশেপাশে কাজ করার জন্য, একটি তরলযুক্ত বিছানা চুল্লী (FBR) প্রক্রিয়া কখনও কখনও ব্যবহৃত হয়। একটি FBR চুল্লী একটি লম্বা টাওয়ারের মতো আকৃতির, যা দেয়ালগুলি কোয়ার্টজ টিউব দিয়ে রেখাযুক্ত। Sileane গ্যাস, হয় পরিচিত Trichlorosilane বা monosilane, যা শুধুমাত্র একটি সিলিকন পর্যায়ে চারটি হাইড্রোজেন দ্বারা বেষ্টিত, চেম্বারে ইনজেকশন করা হয়। গুঁড়া সিলিকন উপরের থেকে প্রতিক্রিয়া চেম্বারে ফেলে দেওয়া হয়, যখন উত্তপ্ত হাইড্রোজেন গ্যাস অগ্রভাগের সিরিজের মাধ্যমে চেম্বারের নীচে ইনজেকশন হয়। গ্যাস প্রবাহটি হট সিলিকন পাউডার তরল করে রাখে, যা এটি সিলেন গ্যাসের সাথে মিশ্রিত করে এবং এটিকে বিচ্যুত করার অনুমতি দেয়। Siemens প্রক্রিয়ার মধ্যে, সিলিকন বীজ কণা সম্মুখের accretes, যা অবশেষে flilizized বিছানা সমর্থন করার জন্য খুব বড় পায়। Polycrystalline সিলিকন জপমালা চেম্বার নীচে ড্রপ, যেখানে তারা সংগ্রহ করা যেতে পারে।
পাওয়ার সঞ্চয় থেকে সরাইয়া – ফিডস্টক হিসাবে মনোসিলেন ব্যবহার করার সময় 90% কম পর্যন্ত – FBR পদ্ধতির প্রধান সুবিধা হল এটি একটি ক্রমাগত প্রক্রিয়া, কারণ সমাপ্ত জপমালাটি কেবল চেম্বার থেকে পাম্প করা যেতে পারে। সিমেন্স প্রক্রিয়াটি একটি ব্যাচ প্রক্রিয়াটির আরো বেশি, কারণ রিঅ্যাক্টর চেম্বারটি শেষ হওয়ার সময় পলিসিলিকন রডগুলি সরাতে হবে। যে বলেন, এফবিআর Polysilicon সত্যিই বন্ধ করা হয় নি, কারণ প্রতিক্রিয়া চেম্বারের মধ্যে তরল গতিবিদ্যা পরিচালনা করা কঠিন হতে পারে। কিন্তু প্রধান কারণ হলো সিমেন্সের প্রক্রিয়াটি এত সহজ, এবং যতক্ষণ পর্যন্ত কম খরচে বিদ্যুতের উত্সের কাছাকাছি কারখানাগুলি হতে পারে, ততক্ষণ ব্রুট-ফোর্স পদ্ধতিটি ব্যবহার করা সহজ।
Siemens প্রক্রিয়া এবং তরলযুক্ত বিছানা চুল্লী দ্বারা polysilicon উত্পাদন। উত্স: Bernreuter গবেষণা
শুধুমাত্র একটি স্ফটিক, দয়া করে
এই পদ্ধতিগুলির মধ্যে কোনটি ব্যবহার করে, Polycrystalline সিলিকনকে অত্যন্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা, 11n পর্যন্ত আনা যেতে পারে। কিন্তু বিশুদ্ধতা সিলিকনের জন্য একমাত্র মেট্রিক নয়; কখনও কখনও, শেষ পণ্য ক্রিস্টালিন কাঠামোর প্রকৃতি বিশুদ্ধতা হিসাবে ঠিক যেমন গুরুত্বপূর্ণ। সিলিকন উৎপাদনে পরবর্তী পদক্ষেপটি হল মনোক্রাইক্লিন সিলিকন তৈরি, যেখানে সমগ্র সিলিকন ইনগোট একটি স্ফটিক।
শিল্পের উপযোগী একটি আকারের আল্ট্রা-বিশুদ্ধ সিলিকন একক স্ফটিক ক্রমবর্ধমান কোন গড় কৃতিত্ব, এবং 1916 সালে পোলিশ রসায়নবিদ জন czochralski দ্বারা আবিষ্কৃত কিছু কৌশল উপর নির্ভর করে। আমরা গভীরতার মধ্যে czochralski পদ্ধতি আচ্ছাদিত করেছি, কিন্তু সংক্ষিপ্তভাবে, polycrystalline সিলিকন একটি নিষ্ক্রিয় পরিবেশে crucible মধ্যে crucible মধ্যে গলিত হয়। একটি পুলার রড একটি একক অতি বিশুদ্ধ সিলিকন ক্রিস্টাল যা খুব অবিকল ভিত্তিক হয় গলিত সিলিকন মধ্যে নত হয়। বীজ ক্রিস্টাল সিলিকনকে সংকুচিত করার কারণ করে, ক্রিস্টাল কাঠামো চালিয়ে যাচ্ছিল, কারণ ঘূর্ণায়মান রডটি ধীরে ধীরে চুল্লি থেকে প্রত্যাহার করা হয়। Czochralski পদ্ধতির সাথে 450 মিমি পর্যন্ত একক ক্রিস্টাল ইঙ্গিতগুলি সম্ভব।
Monocrystalline সিলিকন উত্পাদন করার আরেকটি পদ্ধতি ফ্ল্যাট জোন পদ্ধতি, যা একটি পোল্যাস্টিলাইন সিলিকন রড ব্যবহার করে। একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস বায়ুমন্ডলে একটি প্রতিক্রিয়া চেম্বারের ভিতরে, একটি রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতটি একটি কুলের মধ্য দিয়ে একটি কুলের মধ্য দিয়ে পাস করা হয়। আরএফ সংকেতটি পলিসিলিকনকে হিট করে, একটি সীমিত দ্রবীভূত অঞ্চল তৈরি করে। অতি-বিশুদ্ধ সিলিকন একক স্ফটিক দ্রবীভূত অঞ্চলে যোগ করা হয়, যা গলিত সিলিকন এটির চারপাশে স্ফীত করার কারণ করে। আরএফ কুণ্ডলীটি ধীরে ধীরে রড আপ সরানো হয়, গরমের জোনটি সরিয়ে ফেলা হয় যতক্ষণ না পুরো রড সিলিকনের একক স্ফটিক হয়। Float-Zone Monocrystalline সিলিকন Czochralski পদ্ধতির crucible এর কোয়ার্টজ দেয়ালগুলির সাথে যোগাযোগের সুবিধা নেই এবং এগুলি অক্সিজেন এবং অন্যান্য অমেধ্য থেকে কম দূষণ থাকবে।
