Pengenalan kepada bahan mentah dan keperluan kesucian
Bahan mentah utama dalam pembuatan gentian optik adalah SICL dan GECL, kedua -duanya memerlukan kesucian 99.9999% atau lebih tinggi. Kekotoran microdisk dalam bahan mentah akan menyebabkan kerugian besar dalam serat yang dihasilkan. Oleh itu, SIC dan GECL perlu disucikan untuk mencapai kesucian yang diperlukan sebelum digunakan sebagai bahan mentah dalam proses preform.
Kandungan kekotoran dalam sicl mentah
Di sini, kita akan membincangkan proses pembersihan menggunakan SIC sebagai contoh; Proses yang sama berlaku untuk GECL. Dalam peringkat epitaxial SICL, kekotoran yang paling penting dalam bahan mentah adalah trichlorosilane (SIHC), dengan kandungan kira -kira 7000 ppm; Terdapat juga kekotoran seperti sebatian ikatan C - h (hidrokarbon, terutamanya klorohidrin), dengan kandungan kira -kira 300 ppm; Silanols hadir pada kira -kira 40 ppm; dan kekotoran besi hadir pada kira -kira 200 ppb.
Gambaran keseluruhan kaedah pemurnian
Jika trichlorosilane kekal dalam serat yang dihasilkan, ia akan menyebabkan kerugian besar dalam julat panjang gelombang 0.9-2.5 μm. SIHCLO dan pelbagai kekotoran lain di SICL boleh dikeluarkan menggunakan kaedah penyulingan konvensional. Bahagian ini menerangkan penggunaan photochlorination yang digabungkan dengan penyulingan untuk menghapuskan trifluorosilanes dan kekotoran lain dari SICL, mencapai tahap pemurnian SICL yang tinggi.
Proses photochlorination
Bahan mentah, sic, memasuki photochlorinator melalui penapis. Prinsip photochlorination adalah untuk menggunakan kereaktifan kuat Si - h ikatan dengan unsur -unsur halogen, menukarkan ikatan Si - h ke dalam ikatan Si - cl. Dalam photochlorinator, gas diperkenalkan, dan di bawah penyinaran ultraviolet dengan panjang gelombang 240-400 nm, atom dihasilkan, mengakibatkan tindak balas berikut: SIHCL₄ + Cl₂ → SICL + HCl.
Operasi Scrubber
SICL dan HCl yang dihasilkan di photochlorinator masukkan penggosok, di mana gas - pengekstrakan cecair menyebabkan HCl atau sisa cl₄ dibawa oleh N₂ dan dilepaskan dari bahagian atas penggosok. SICL kemudian mengalir kembali dari bahagian bawah scrubber ke lajur penyulingan untuk pembersihan selanjutnya.
Penyucian lajur penyulingan
Dalam lajur penyulingan, sebagai tambahan kepada penyingkiran HCl dan CH₂ sisa yang berterusan dari bahagian atas, SICL dan kekotoran lain boleh dipisahkan oleh titik mendidih yang berbeza di bawah pemanasan kelalang mendidih yang dipanaskan secara elektrik. SIC mempunyai titik mendidih terendah (57 darjah), menjadikannya mudah dipisahkan dari kekotoran. Khususnya, hidroksil hidrogen dan kekotoran hidroksil yang serupa dalam silanol mudah dikeluarkan dari SICL oleh penyulingan pecahan dalam persekitaran dengan kandungan HCl yang rendah. Scrubber sebelum lajur penyulingan menghilangkan sejumlah besar HCl, mewujudkan syarat -syarat yang diperlukan.
Passivation dan penukaran kekotoran
Dalam sistem ini, sebagai tambahan kepada pemurnian SICL (penyingkiran pencemaran), passivation juga berlaku, sebagai contoh, menukarkan kekotoran silanol yang berbahaya kepada kekotoran siloxane yang tidak berbahaya. Yang terakhir, yang tinggal di serat optik, tidak akan menyebabkan penyerapan cahaya dalam jalur operasi.
Penyulingan sekunder dan penyingkiran pencemaran tambahan
SICL dipisahkan dari lajur penyulingan I memasuki lajur penyulingan II untuk penyucian pecahan selanjutnya. Sistem yang menggabungkan lajur penyulingan I dan II juga boleh menghilangkan non - tidak menentu c - cl kekotoran. Kekotoran ini dihasilkan oleh kekotoran ikatan multi - h semasa photochlorination, sebagai sebatian yang mengandungi pelbagai ikatan C - h hanya boleh menjadi gambar - dioksidakan, meninggalkan C- C Bond. Pada masa yang sama, besi - yang mengandungi kekotoran (termasuk besi larut dan besi yang tidak menentu) juga dikeluarkan.
Sistem pemulihan dan penyejukan
Penyejuk (5 darjah) terletak di bahagian atas kedua -dua lajur penyulingan dan scrubber untuk memulihkan bahan mentah SICL dan meningkatkan kadar pemulihan. Sistem ini mencapai kadar pemulihan SICL sebanyak 99%, manakala kadar pemulihan GECL sebanyak 99.99% diperlukan. Yang terakhir adalah mahal dan mengakis, menjadikannya tidak sesuai untuk pelepasan. SICL dilepaskan dari lajur penyulingan II disejukkan oleh penukar haba dan kemudian disimpan untuk kegunaan kemudian.
Spesifikasi kesucian akhir
Spektrometer inframerah digunakan untuk menentukan kesucian SICL. Kandungan kekotoran dalam SICL yang disucikan oleh sistem ini adalah seperti berikut:
C - h kekotoran kumpulan<20 ppm, optimally up to 5 ppm
Oh kekotoran kumpulan<20 ppm, optimally up to 5 ppm
Kekotoran besi<20 ppb, optimally up to 2 ppb
