Разработано устройство для рафинирования металлургического кремния в плазме электронного пучка в сверхзвуковом потоке газа. Представлено описание и демонстрация возможностей электронно-пучкового метода и плазмы на его основе для удаления примесей из металлургического кремния в условиях форвакуумного диапазона давлений. На лабораторном оборудовании получены образцы кремния в варианте окислительного рафинирования с использованием паров воды.
A device for refining metallurgical silicon in an electron-beam plasma in a supersonic gas flow was developed. A description and demonstration of the capabilities of the electron-beam method and plasma based on it for removal impurities from metallurgical silicon under the vacuum pressure range are presented. Samples of silicon in oxidative refining using water vapor were obtained on laboratory equipment.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 44185820
В работе продемонстрированы возможности окислительного плазмохимического рафинирования металлургического кремния. Показано, что при использовании электроннопучкового рафинирования удалось снизить концентрацию основных примесей.
Для увеличения эффективности рафинирования бора необходимо контролировать температуру расплава и изменить геометрию подачи газообразных реагентов с целью удаления испаренных примесей из области обработки электронным пучком. Для выбора оптимального режима образования его легколетучих соединений в зависимости от параметров процесса в дальнейшем планируется использование масс-спектрометрических измерений.
Список литературы
1. Lang F., Jost M., Frohna K., et al. // Joule. 2020.
Vol. 4. № 5. P. 1054.
2. Geisz J. F., France R. M., Schulte K. L., et al. //
Nature Energy. 2020. Vol. 5. P. 326.
3. Jäger-Waldau A. PV Markets and Industry. –
Springer Science+Business Media, 2019.
4. Jäger-Waldau A. // Energies. 2020. Vol. 13. P. 930.
5. Renewable capacity statistics 2020. https://www.
irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/
Mar/IRENA_RE_Capacity_Statistics_2020.pdf
6. Khattak C. P., Joyce D. B., Schmid F. // Sol. Energy
Mater. Sol. Cells. 2002. Vol. 74. P. 77.
7. Wolf S. D., Szlufcik J., Delannoy Y., et al. // Sol.
Energy Mater. Sol. Cells. 2002. Vol. 72. P. 49.
8. Rousseau S., Benmansour M., Morvan D. et al. //
Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2007. Vol. 91. P. 1906.
9. Teixeira L. A. V., Morita K. // Current Advances
in Materials and Processes. 2007. Vol. 20. P. 83.
10. Vedde J., Tronstad R. // Proc. of 21st European
Photovoltaic Solar Energy Conference. Germany. 2006.
P. 976.
11. Tanahashi M., Shinpo Y., Fujisawa T., et al. //
Journal of the Mining and Materials Processing Institute of
Japan. 2002. Vol. 118. P. 497.
12. Theuerer H. C. // J. Metals. 1956. Vol. 8. P. 1316.
13. Nordstrand E., Tangstad M. // Metall. Mater.
Trans. B. 2012. Vol. 43B. P. 814.
14. Safarian J., Tang K., Hildal K., et al. // Metallurgical
and Materials Transactions E. 2014. Vol. 1. P. 41.
15. Fourmond E., Ndzogha C., Pelletier D., et al. //
Proc. of 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference.
France. 2004. P. 1017.
16. Nakamura N., Baba H., Sakaguchi Y., et al. //
Materials Transactions. 2004. Vol. 45. P. 858.
17. Щукин В. Г., Константинов В. О., Шарафутдинов Р. Г. // Прикладная физика. 2019. № 5. С. 65.
18. Щукин В. Г., Константинов В. О., Морозов В. С. // Журнал технической физики. 2018. Т. 88.
№ 6. С. 914.
19. Шарафутдинов Р. Г., Сковородко П. А., Го-
родецкий С. А., Карстен В. М., Константинов В. О.,
Щукин В. Г. Патент РФ № 2612267.
20. Sharafutdinov R. G., Son E. E., Alekseenko S. V.,
Konstantinov V. O., et al. // Proc. of XXXII International
conference on phenomena in ionized gases. Romania. 2015.
21. Pires J. C. S., Braga A. F. B., Mei P. R. // Sol.
Energy Mater. Sol. Cells. 2003. Vol. 79. P. 347.
22. Карабанов С. М., Трубицын А. А., Суворов Д. В.,
Сливкин Е. В., Тарабрин Д. Ю., Карабанов А. С., Беляков О. А. Патент РФ № 2693172.
1. F. Lang, M. Jost, K. Frohna, et al., Joule 4 (5), 1054 (2020).
2. J. F. Geisz, R. M. France, K. L. Schulte, et al. Nature Energy 5, 326 (2020).
3. A. Jäger-Waldau, PV Markets and Industry (Springer Science+Business Media, 2019).
4. A. Jäger-Waldau, Energies 13, 930 (2020).
5. Renewable capacity statistics 2020. https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/Mar/
IRENA_RE_Capacity_Statistics_2020.pdf
6. C. P. Khattak, D. B. Joyce, and F. Schmid, Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 74, 77 (2002).
7. S. D. Wolf, J. Szlufcik, Y. Delannoy, et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 72, 49 (2002).
8. S. Rousseau, M. Benmansour, D. Morvan, et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 91, 1906 (2007).
9. L. A. V. Teixeira and K. Morita, Current Advances in Materials and Processes 20, 83 (2007).
10. J. Vedde and R. Tronstad, in Proc. of 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference (Germany, 2006),
p. 976.
11. M. Tanahashi, Y. Shinpo, T. Fujisawa, et al., Journal of the Mining and Materials Processing Institute of Japan.
118, 497 (2002).
12. H. C. Theuerer, J. Metals. 8, 1316 (1956).
13. E. Nordstrand and M. Tangstad, Metall. Mater. Trans. B. 43B, 814 (2012).
14. J. Safarian, K. Tang, K. Hildal, et al., Metallurgical and Materials Transactions E. 1, 41 (2014).
15. E. Fourmond, C. Ndzogha, D. Pelletier, et al., in Proc. of 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference
(France, 2004), p. 1017.
16. N. Nakamura, H. Baba, Y. Sakaguchi, et al., Materials Transactions 45, 858 (2004).
17. V. G. Shchukin, V. O. Konstantinov, and R. G. Sharafutdinov, Applied Physics, No. 5, 65 (2019).
18. V. G. Shchukin, V. O. Konstantinov, and V. S. Morozov, Technical physics 63, 888 (2018).
19. R. G. Sharafutdinov, P. A. Skovorodko, S. A. Gorodetsky, V. M. Karsten, V. O. Konstantinov, and V. G. Shchukin,
RF Patent No. 2612267 (2015).
20. R. G. Sharafutdinov, E. E. Son, S. V. Alekseenko, V. O. Konstantinov, et al., in Proc. of XXXII International
conference on phenomena in ionized gases (Romania, 2015).
21. J. C. S. Pires, A. F. B. Braga, and P. R. Mei, Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 79, 347 (2003).
22. S. M. Karabanov, A. A. Trubitsyn, D. V. Suvorov, E. V. Slivkin, D. Y. Tarabrin, A. S. Karabanov, and O. A. Belyakov,
RF Patent No. 2693172 (2019).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Василяк Л. М., Кудрявцев Н. Н., Попов О. А., Смирнов А. Д. О некоторых «суперсовременных» методах обеззараживания воздуха 5
Лелюхин А. С., Муслимов Д. А. Восстановление спектральных распределений по данным о пространственном распределении фотонов вторичного излучения 10
Панас А. И., Чигарев С. Г., Вилков Е. А., Бышевский-Конопко О. А. Спин-инжекционный механизм возбуждения собственной намагниченности в антиферромагнитной нанопленке 16
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Куриленков Ю. К., Сметанин И. В., Огинов А. В., Самойлов И. С. Запирание и вспышки рентгеновского излучения в комплексной плазме наносекундного вакуумного разряда 23
Туриков В. А. Параметрический распад лазерной волны в неоднородной плазме на удвоенной верхнегибридной частоте 33
Седов В. С., Мартьянов А. К., Алтахов А. С., Шевченко М. Ю., Заведеев Е. В., Занавескин М. Л., Ральченко В. Г., Конов В. И. Синтез в СВЧ-плазме поликристаллических алмазных слоёв на тонких пластинах крем-ния большого диаметра 38
Константинов В. О., Щукин В. Г., Шарафутдинов Р. Г. Окислительное электронно-пучковое рафинирование металлургического кремния 44
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Попов В. С., Егоров А. В., Пономаренко В. П. Получение фоточувствительных элементов на основе двумерного теллурида висмута и их вольт-амперные характеристики 50
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Ильинов Д. В., Шабрин А. Д., Садилов В. В., Пашкеев Д. А. Исследование структурных параметров гетероэпитаксиальных систем на основе In-GaAs/GaAs методами нейтронографии и высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии 56
Стецюра С. В., Харитонова П. Г., Маляр И. В. Полумагнитное пленочное покрытие на основе фоточувствительного полупроводника 66
Мартьянов А. К., Седов В. С., Попович А. Ф., Савин С. С., Хомич А. А., Ральченко В. Г., Конов В. И. Электропроводность композитных пленок карбид кремния-алмаз, синтезированных в СВЧ-разряде в смесях метан-силан-водород 73
Мадаминов Х. М. Исследование особенностей токов двойной инжекции в pSi-nSi1-xSnx-структурах 80
Исмаилов А. М., Муслимов А. Э. Влияние нанокластеров золота на катодолюминесценцию поверхности сапфира 86
Бобоев Т. Б., Гафуров С. Дж., Истамов Ф. Х. Исследование влияния УФ-облучения на скорость разрушения полимеров 93
Девятов И. В., Мингалиев К. Н., Туев Д. В., Юргенсон С. А. Численное моделирование роста трещины в композиционных материалах 97
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Батенин В. М., Лябин Н. А., Маликов М. М. Численное моделирование лазера на парах меди с индукционным разрядом и дополни-тельным подогревом 103
Генцелев А. Н., Гольденберг Б. Г., Лемзяков А. Г. Рентгеношаблоны с многослойной несущей мембраной 109
Юргенсон С. А., Мингалиев К. Н., Девятов И. В., Туев Д. В. Анализ влияния физических аспектов элементов регистрации повреждений и напряженно-деформированного состояния на систему мониторинга авиационных конструкций 116
Другие статьи выпуска
Статья посвящена изготовлению и исследованию свойств фоточувствительных элементов на основе теллурида висмута. В работе методом жидкостной эксфолиации получены суспензии 2D-материала на основе теллурида висмута в органическом растворителе без использования дополнительных поверхностно-активных веществ. Размеры двумерных листов в суспензии составили в среднем 200–300 нм при толщине 2–2,5 нм. Изготовлены фоточувствительные элементы резистивного типа методом drop-casting. Исследованы фотоотклики чувствительных элементов при комнатной температуре и температуре жидкого азота.
Рекордная теплопроводность алмаза (до 24 Вт/см К) делает его предпочтительным материалом теплоотводов в электронике. Для практического решения таких задач слои поликристаллического алмаза (ПКА) должны быть синтезированы на подложках диаметром не менее 2 дюймов методом химического осаждения из газовой фазы. Типичными проблемами для таких ПКА пленок являются неоднородность и высокие значения механических напряжений, связанных с различием коэффициентов теплового расширения алмаза и кремния. В данной работе на основе моделирования электронного поля был разработан, изготовлен и затем испытан в СВЧ-реакторе ARDIS-100 держатель пьедестальной геометрии. С использованием такого держателя на подложке кремния толщиной 0,35 мм и диаметром 2 дюйма был синтезирован слой ПКА толщиной 80 мкм. Структура и фазовый состав синтезированного образца изучались методами растровой электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Прогиб двухдюймовой пластины «Алмаз-на-Si», измеренный с помощью интерферометра белого света, составлял ~50 мкм. Полученные результаты могут быть использованы для изготовления теплоотводящих ПКА слоёв для применения в электронике.
В работе посредством численного моделирования исследован процесс параметрического распада лазерной волны необыкновенной поляризации в плазме в сверхсильном магнитном поле. В таком взаимодействии волна накачки распадается на два верхнегибридных плазмона с последующим каскадным возбуждением мод Бернштейна. Обнаружено возникновение отраженной от области неоднородности плазмы необыкновенной волны на верхнегибридной частоте. Сделан вывод о том, что отраженная волна возбуждается верхнегибридными плазмонами, возникшими при первичном распаде. Исследована зависимость средней энергии электронов, набираемой при развитии неустойчивости, от величины внешнего магнитного поля и от градиента плотности плазмы
В работе обсуждается эффект частичного «запирания» рентгеновских квантов с энергией меньше или порядка 10 кэВ межэлектродной полидисперсной средой наносекундного вакуумного разряда (НВР) с виртуальным катодом, что иногда сопровождается высокоинтенсивными вспышками рентгеновского излучения (РИ). Предложена модель диффузии и выпуска РИ в НВР на основе решения уравнения для потока квантов в рассеивающей и поглощающей межэлектродной среде. Результаты представленной модели сопоставляются со схемой стохастического лазера В. С. Летохова.
Цель работы – показать возможность возбуждения индуцированной (собственной) намагниченности в антиферромагнитной (АФМ) нанопленке магнитного перехода (МП), а также рассмотреть вопрос его практического применения при создании спининжекционных источников ТГц сигнала. Приведено физическое обоснование рассматриваемого процесса за счет скашивания подрешеток АФМ под действием спинполяризованного тока, инжектируемого из ферромагнитного (ФМ) слоя вследствие sd-обменного взаимодействия спинов электронов проводимости с d-электронами кристаллической решетки. Приведены соотношения для определения частоты и мощности излучаемого сигнала. На примере работы ТГц спин-инжекционного излучателя, использующего «метапереход» с МП ФМ-АФМ, показана практическая значимость рассматриваемого эффекта. Экспериментально показана нетепловая природа излучения в МП ФМ-АФМ на частотах 16 ТГц с уровнем мощности сотни мкВт, а также влияние на процессы в метапереходе внешнего магнитного поля
В работе предложен новый способ измерения спектральных распределений первичного излучения по профилю полей вторичного излучения, возбуждаемых в цилиндрическом рассеивающем теле. Показана связь между распределением по энергии фотонов первичного пучка излучения и распределением в пространстве порождаемых ими фотонов вторичного излучения. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие возможность реализации предложенного способа измерений
Представлен критический анализ технологий обеззараживания воздуха на примерах оборудования производителей в России.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400