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只需82℃!用液态金属提取硅
2013-01-25 20:36:03  作者:上方文Q 编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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现代半导体工艺的基础是硅元素,而硅都是通过极其复杂的工艺过程从沙子从提炼出来的,耗费异常昂贵,而且容易污染环境。

密歇根大学化学与应用物理系教授Stephen Maldonado就指出:“现代电子学里的结晶硅(crystalline silicon)是通过一系列能耗密集型的化学反应做出来的,温度超过2000华氏度(1350摄氏度以上),还制造了大量的二氧化碳。”

现在,Maldonado教授和他的两名学生发现了一种新方法,在180华氏度(82摄氏度)的低温下就能提炼出结晶硅,这只相当于火鸡烘烤时的内部温度。

他们这种方法的原理也极为常见,每一个厨房里都能找到:糖在水中过饱和的时候,就会自发地形成晶体,就是我们俗称的冰糖。

Maldonado教授说:“我们用的不是水而是液态金属,我们用的不是糖而是硅。”

他们首先制作了一种包含四氯化硅的溶液,然后让如液态镓电极。金属里的电子于是将四氯化硅转化成纯净的硅,并从液态金属中分离出来。

Maldonado教授说:“液态金属是我们这种工艺的关键。很多固态技术也能提供电子将四氯化硅转化成硅,但只有镓这样的金属才能在液态下完成硅的结晶化,而不需要额外的热能。”

不过现在用这种方法得到的结晶硅极其微小,直径只有0.5微米(两千分之一毫米),但是研究人员们希望能继续改进技术,包括使用其他低熔点的合金,以便得到更大的结晶硅,提高实用价值。

如果这种方法证明可行,前途将是非常光明的,尤其是在太阳能产业里。结晶硅是大多数太阳能原料所必需的,但是成本非常高,迫使研究人员不得不努力寻找其他替代品。

Maldonado教授承认:“现在预言它能把硅的成本降低多少还太早,但是它有潜力成为一种灵活的、很便宜的、更环保的工艺。我们的终极梦想是只用一步就把沙子变成结晶硅。这并非不可能。”

密歇根大学正在为这种新技术申请专利保护,并寻求商业伙伴帮助他们将其推向市场。说不定有一天,CPU处理器也可以这么做出来呢。

只需82℃!用液态金属提取硅
液态金属“超低温”提取硅

只需82℃!用液态金属提取硅
液态金属提炼出来的纯净硅晶体的电子显微照片

 

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