Page 219 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 万 烨，等: 光氯化反应脱除三氯氢硅中的甲基二氯硅烷 ·205·

最高为 94.07%；反应温度为 50 ℃时，反应后混合
–8
液中 CH 4 Cl 2 Si 含量维持在 5×10 g/g 左右，去除率
在 99.67%。说明升高温度能够促进氯化反应，但是
温度继续升高，CH 4 Cl 2 Si 去除率逐步稳定。综合考
虑去除率等指标，选择最佳温度为 50 ℃。
2.4 反应时间对 CH 4 Cl 2 Si 去除率的影响
在 n(Cl 2 )∶n(CH 4 Cl 2 Si)=5∶1、365 nm 光源、光
强为 15 W、反应时间为 20 s 条件下，实验方法同
1.2 节，结果见图 7。

a—原料；b—反应物；c—精馏产品
图 7 反应时间对 CH 4 Cl 2 Si 去除率的影响 图 8 SiHCl 3 中 CH 4 Cl 2 Si 的 GC-MS 谱图
Fig. 7 Influence of reaction time on the removal rate of CH 4 Cl 2 Si Fig. 8 GC-MS spectra of CH 4 Cl 2 Si in SiHCl 3

由图 7 可以看出，随着反应时间的延长，反应 图 8 中 a、b、c 分别为原料、反应物和精馏产
产品中 CH 4 Cl 2 Si 的含量逐步降低。这是因为增加反 品中 CH 4 Cl 2 Si 的谱峰，在最优条件下进行实验，反
–8
应时间有利于氯离子与 CH 4 Cl 2 Si 接触和碰撞，使得 应物中 CH 4 Cl 2 Si 含量为 5×10 g/g，去除率为
反应更加充分，最后达到平衡。但是，反应时间过 99.67%，产品组成见表 2。
长，在光源催化条件下，Cl 2 与 SiHCl 3 接触和碰撞 表 2 实验物料组成
时间增加，少量过量的 Cl 2 会与 SiHCl 3 进行反应而 Table 2 The material composition of experiment
生成 SiCl 4 ，造成物料损耗。综合考虑，选择反应最 S i H C l 3 原料 反应物 精馏产品
佳时间为 20 s。 CH 4Cl 2Si/(×10 g/g) 15 0.05 ＜0.01
–6
2.5 结果分析 w(SiCl 4)/% ＜0.001 0.004 ＜0.001
w(SiHCl 3)/% ≥99.9 ≥99.9 ≥99.99
通过上述波长、温度等优化条件实验，确定了
光氯化反应的最优条件：n(Cl 2 )∶n(CH 4 Cl 2 Si)=5∶1， 以此高纯 SiHCl 3 为原料，与 H 2 在化学气相沉积
反应温度 50 ℃，紫外光波长为 365 nm，光强为 15 W， 还原炉内生长多晶硅，图 9 为采用红外光谱仪测试的
–1
反应时间为 20 s。图 8 为采用 GC-MS 毛细管色谱柱 多晶硅样品谱图。碳峰在 605 cm 处，计算得出多晶
15
3
测试 SiHCl 3 中 CH 4 Cl 2 Si 含量图谱，用外标法选择性 硅中碳含量小于 3×10 atoms/cm ，达到电子一级品
[5]
离子扫描 对 SiHCl 3 中碳杂质进 行定量测定 ， 指标 ，表明其可用于电子级多晶硅的生产。

CH 4 Cl 2 Si 在图谱中停留时间为 9.1 min 左右。

图 9 多晶硅红外谱图
Fig. 9 FTIR spectrum of polysilicon