Vật liệu AIII BV

Vật liệu A
III
B
V
Nội dung
1) Công nghệ chế tạo.

Chế tạo và làm sạch các đơn chất.

Chế tạo các hợp chất.

Nuôi đơn tinh thể và làm sạch.
2) Ứng dụng.
Chế tạo và làm sạch các đơn chất
•
Các đơn chất : B, Al, Ga, In, P, As, Sb.
Chế tạo và làm sạch B
•
B là nguyên tố có tính bán dẫn.
•
Chế tạo: phản ứng hoàn nguyên hợp chất bo halogenua
(BF
3
, BCl
3
, BBr
3
, BI
3
) hoặc phản ứng nhiệt phân ly
B

2
H
6
.
2BBr
3
+ 3H
2
 2B + 2BrH
3

B
2
H
6
 2B + 3H
2

•
Làm sạch: phương pháp
nóng chảy vùng và
trong quá trình nuôi
đơn tinh thể Czochralski.
Chế tạo và làm sạch Al
•
Phương pháp điện phân dd nóng chảy ta có thể
thu được Al với độ sạch 99,999%.
•
Phương pháp nóng chảy vùng trong chân
không hoặc khí trơ.

Chế tạo và làm sạch Ga
Ga có nồng độ nhỏ trong quặng các kim loại như Al,
Zn, Ge. Quá trình làm sạch gồm 2 bước:
•
Làm sạch sơ bộ đạt 99,9 - 99,99%.

Ga thường nhận được dưới dạng dung dịch acid khi
điều chế các kim loại khác, để kết tủa dùng H
2
S.

Ga nhận được dưới dạng dd Na
2
GaO
3
, để làm sạch
dùng FeSO
4
(hoàn nguyên/kết tủa tạp chất).
•
Tạo Ga siêu sạch chỉ chứa 10
-4
% tạp chất.

Tác dụng trực tiếp vào kim loại Ga: dùng acid, oxi hay
khí khác,kết tinh, dùng Hg.

Xử lý các hợp chất của Ga: điện phân, tách chọn lọc
GaCl
3

, chưng cất các hợp chất halogenua của Ga.
Chế tạo và làm sạch In
•
In có nồng độ nhỏ trong quặng Fe, Pb, Cu, thu được
dưới dạng dd trong acid. Dung dịch này được làm
sạch, làm giàu rồi cho tác dụng với NH
4
để nhận In.
•
Để nhận được In siêu sạch, ta kết hợp nhiều phương
pháp làm sạch khác nhau như: phương pháp điện phân,
phương pháp kết tinh, phương pháp chưng cất trong
chân không, phương pháp
tạo hợp chất làm sạch rồi sau đó
phân ly (In halogenua).
Bằng tổ hợp các phương pháp
trên ta có thể thu được In với
nồng độ tạp chất nhỏ hơn 10
-5
% .
Chế tạo và làm sạch P
•
P nhận được từ Photphat tự nhiên qua hai giai đoạn:
2Ca
3
(PO
4
)
2
+ 6SiO

2
 6CaSiO
3
+ 2P
2
O
5
2P
2
O
5
+ 10 C  10CO + P
4
↑
Hơi P bay ra được làm sạch cho ngưng tụ thành dạng
lỏng và được lọc để loại tạp.
•
Sau đó, P được làm sạch
bằng tổ hợp: xử lý bằng
dd acid, chưng cất trong
chân không, chuyển
P trắng thành P đỏ.
Chế tạo và làm sạch As
•
As chủ yếu nằm ở dạng hợp chất như As
2
S
3
, As
2

S
4
,
FeAsS, As
2
O
3
. Để nhận As nguyên tố ta nung các hợp
chất để biến thành As
2
O
3
rồi hoàn nguyên As
2
O
3
bằng
Cacbon.
•
Để nhận As siêu sạch ta dùng
tổ hợp các phương pháp:

Chưng cất trong chân không.

Chưng cất trong H ở nhiệt độ cao.

Tách từ dd trong chì.

Hoàn nguyên oxit ba của As.


Điện phân.

Nóng chảy vùng các arsenua.
Chế tạo và làm sạch Sb
•
Sb trong tự nhiên chủ yếu nằm dưới dạng sulfua và
oxit. Bằng hỏa luyện và điện luyện thu được Sb sạch
cỡ 99,9%.
•
Để nhận Sb siêu sạch, ta dùng các phương pháp:

Hóa học: từ Sb thô điều chế các
hợp chất rồi hoàn nguyên.

Điện hóa: điện phân các hợp chất
của Sb như sulfua, clorua…

Chưng cất trong chân không.

Nóng chảy vùng.
Chế tạo các hợp chất A
III
B
V
•
Nghiên cứu giản đồ pha của hệ hai nguyên, áp
suất bão hòa của các nguyên tố.
•
Đảm bảo thành phần hợp thức trong hợp chất.
Công nghệ chế tạo GaAs

•
Công nghệ chế tạo:

Kết tinh từ dung dịch nóng chảy không đúng thành
phần hợp thức.

Kết tinh từ dung dịch nóng chảy giàu Ga hay As.

Kết tinh từ pha hơi.

Chế tạo GaAs bằng phương pháp hóa học.
•
Nuôi đơn tinh thể các phương pháp:

Phương pháp Czochralski.

Phương pháp kết tinh định hướng Bridgman.

Phương pháp Epitaxy.