第8章 硅棒（2/2）

张希德跟王主任握了握手，双方简单寒暄了几句，隨后迅速进入了工作状態。

徐卫国自动担起了指挥责任，对王主任道：“咱们要做的第一步，是获得冶金级硅，石英砂跟碳准备好了吗？”

王主任诧异的看看他，又看向张希德。

张希德道：“听他的！”

王主任压下心里的好奇，答道：“都准备好了，就在这边。”

说罢，他领著来到了车间一角，指著地上堆放的几个麻袋，“这就是石英砂跟碳。”

徐卫国走上前，打开袋子，里面是细密的白色颗粒，正是石英砂。

“选矿预处理过吗？”

“处理过，擦洗脱泥，磁选，最后浮选，这些流程都走过，纯度很高的。”

“不够。”徐卫国摇头：“我们需要的是超高纯度石英砂，必须得经过化学深度提纯。”

王主任一脸懵：“化学提纯该怎么做？”

徐卫国：“先进行酸浸，把石英砂加入盐酸、硫酸、氢氟酸等组成的三元混酸，在90摄氏度下反应八小时。可以有效去除氧化钾跟氧化纳。接著再放入氢氟酸跟硝酸组成的混酸中，去除三氧化二铁。下一步是氯化焙烧，在1300摄氏度下通入氯气或氯化氢气体，去除铁、鈦。”

“这么麻烦啊……”

“是麻烦，但也必要。……好了，时间不等人，赶紧开干吧！”

王主任喊来几个工人，开始按照徐卫国的指导对石英砂进行提纯处理。

第一天的实验进展倒是出乎预料的顺利，到傍晚时，他们获得了提纯后的石英砂，隨后，样品被送到实验室进行纯度检测。

第二天早上时，结果出来了，石英砂纯度超过了99.9%，倒不是说纯度就这水平，而是现有的检测手段只能测试这么高的纯度。

这个纯度已经达標，可以开始下一步了。

接下来就要將石英砂跟碳（煤焦或石油焦）放到电弧炉里，高温还原出硅。

这样就得到了冶金级硅，纯度大概在98%-99.5%，这个纯度显然是没办法做半导体材料的，还需要继续提纯。

將硅料碎成粉末，放入流化床反应器中与无水氯化氰在高温下反应生成三氯氢硅，接著將三氯氢硅液体泵入串联精馏塔，进行多级蒸馏，三氯氢硅的纯度可以达到99.9999999%（9n）以上。

当然，以五十年代的技术是测不出这么高精度的，都是后世测试数据。

下一步，就是西门子法的核心步骤，化学气相沉淀。

要准备一个还原炉，將两根高纯的硅芯作为“种子”，垂直安装並连接电极，抽真空，隨后充入高纯度氢气，硅芯通电加热，將三氯氢硅与氢气混合后通入还原炉，隨后发生氢还原反应跟热分解反应，硅元素被沉积在硅芯表面，最终形成一根多晶硅棒。

其中最核心的材料是硅芯，它本身就应该是高纯度硅，也就是说，製取高纯度硅的前提是以高纯度硅做材料，这就成了先有鸡还是先有蛋的问题。

好在，还有另一种提纯硅的方法，区熔法。

它以西门子法製取的低纯度多晶硅棒做材料，提纯出高纯度单晶硅芯，再用於西门子法製取高纯度硅棒。

流程就是：低纯度多晶硅棒（西门子法）——高纯度单晶硅芯（区熔法）——高纯度多晶硅棒（西门子法）——高纯度单晶硅锭（区熔法）

……

当徐卫国他们走完这一步时，时间已经来到了第七天。

在眾人期待的目光中，工人打开还原炉，小心翼翼的取出了硅棒。

徐卫国第一时间凑上前，仔细观察，但只看了一眼，他心中就是一咯噔。