ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ КРЕМНИЯ ВЫСОКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ И ИЗОТОПНОЙ ЧИСТОТЫ А.В.Гусев, В.А.Гавва, А.М.Гибин Институт химии высокочистых веществ. - презентация

1 ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ КРЕМНИЯ ВЫСОКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ И ИЗОТОПНОЙ ЧИСТОТЫ А.В.Гусев, В.А.Гавва, А.М.Гибин Институт химии высокочистых веществ РАН г. Нижний Новгород

2 Схема получения моноизотопного кремния Синтез и очистка исходных летучих соединений Разделение изотопов кремния Синтез и глубокая очистка силана Получение поликристалличес- кого кремния Выращивание монокристаллов

3 Изотопное разбавление при выращивании монокристалла из кварцевого тигля тигель горелка SiH 4 + H 2 О2О2 Защитное покрытие

4 Получение стержня-подложки из моноизотопного кремния

5 Изготовление монокристаллической затравки Зонноочищенный кремний Монокристалл природного кремния Поликристалл моноизотопного кремния U

6 Распределение концентрации изотопов по длине затравки C(L)=C i -(C i - C 0 ) e -L/U 29 Si, 30 Si 28 Si

7 Распределение изотопа кремния-29 по длине затравки ___ - расчет - эксперимент

8 Монокристаллы стабильных изотопов кремния 28 Si (99,99%) 29 Si (99,92%) 30 Si (99,97%) Содержание газообразующих примесей (C,О)

9 Примесный состав монокристаллического моноизотопного кремния

10 Изотопный состав моносилана и полученного из него поли- и монокристаллического кремния-29 Масса изотопа МоносиланПоликристалличес кий кремний Монокристалл 280,041±0,0100,023±0,0040,026±0, ,909±0,01999,923±0,01699,919±0, ,050±0,0150,054±0,0150,055±0,009

11 Спектры комбинационного рассеяния изотопнообогащенного кремния I, arb.units

12 Зависимость положения максимума полосы комбинационного рассеяния от атомной массы ω = 2758 * M -1/2

13 Теплоемкость изотопнообогащенного кремния Si-28, Si-29, Si Si: D = K 29 Si: D = K 30 Si: D = K Измерения проведены совместно с Институтом исследований твердого тела общества Макса Планка (Штутгарт, Германия) (1) (2)

14 Теплопроводность изотопнообогащенного кремния-28 Измерения проведены совместно с РНЦ «Курчатовский институт»

15 Теплопроводность изотопнообогащенного кремния-28 в интервале К

16 Зависимость ширины запрещенной зоны кремния от атомной массы

17 Перспективы применения моноизотопного кремния Создание эталонов свойств и физических постоянных Изотопные сверхрешетки, элементы наноэлектроники Детекторы ионизирующих излучений - с высокой радиационной стойкостью - высокого временного и энергетического разрешения Монохроматоры рентгеновского излучения Рефлекторы для рентгеновских лазеров Квантовые компьютеры

18 Благодарю за внимание !

19

20 Синтез тетрафторида кремния º С Na 2 SiF 6(тв) 2NaF (тв) + SiF 4(г) Центробежное разделение 28 SiF 4, 29 SiF 4, 30 SiF 4 Синтез 28 SiH 4, 29 SiH 4, 30 SiH 4 SiF 4(г) + 2CaH 2(тв.) SiH 4(г) + 2CaF 2(тв.) Очистка 28 SiH 4, 29 SiH 4, 30 SiH 4 от фторсодержащих примесей Глубокая очистка 28 SiH 4, 29 SiH 4, 30 SiH 4 1. Криофильтрация 2. Низкотемпературная ректификация Схема получения высокочистых моноизотопных силанов Содержание примесей в очищенном силане Примесь С · 10 6, % мол. Si 2 H 6 (200 ±40) Si 2 OH 6 (10±2) CH 4, CHF 3, C 2 H 6, изо-C 4 H 10, н-C 4 H 10, C 2 H 4, CO 2