Реактор с псевдоожиженным слоем для получения кремния высокой чистоты

Классификация по МПК: B01J

Патентная информация
Заявка на изобретение №: 
2011139109
Дата публикации: 
Среда, Ноябрь 20, 2013

1. Реактор с псевдоожиженным слоем, содержащий:

камеру, имеющую такие размеры, чтобы содержать частицы, способные к псевдоожижению в ней, причем камера имеет стенку, изготовленную из металлического сплава;

впуск газа в камере, выполненный с возможностью принимать газ для псевдоожижения частиц внутри камеры;

выпуск в камере, выполненный с возможностью позволять отходящему потоку покидать камеру; и

керамический защитный слой, нанесенный на по меньшей мере часть внутренней поверхности камеры;

при этом защитный слой содержит керамическую или составленную не на основе кремния или не на основе углерода композицию и выполнен устойчивым к коррозии под действием псевдоожижающего газа.

2. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом металлический сплав представляет собой сплав на основе железа, выбранный из по меньшей мере одного из следующих: нержавеющая сталь и хромоникелевый сплав.

3. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 2, при этом металлический сплав дополнительно включает по меньшей мере один из следующих: марганец, молибден, кремний, кобальт и вольфрам.

4. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом металлический сплав представляет собой сплав на основе никеля, выбранный из по меньшей мере одного из следующих: никель-молибденовый сплав и никель-хром-молибденовый сплав.

5. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 4, при этом металлический сплав дополнительно включает по меньшей мере один из следующих: марганец, молибден, кремний, кобальт и вольфрам.

6. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом керамический защитный слой содержит по меньшей мере один из следующих: оксид алюминия (Al2 O3), диоксид циркония (ZrO2) и стабилизированный иттрием диоксид циркония.

7. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, дополнительно содержащий адгезионный слой, расположенный между защитным слоем и внутренней поверхностью камеры.

8. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 7, при этом адгезионный слой содержит по меньшей мере один из следующих: слой никелевого сплава и слой никеля-хрома-иттрия.

9. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом керамический защитный слой, нанесенный на внутреннюю поверхность камеры, нанесен по меньшей мере одним из следующих: термическое набрасывание, химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение из паровой фазы, золь-гель метод, электрофоретическое осаждение и термическое напыление аэрозоля.

10. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом камера содержит внешнюю поверхность, и при этом по меньшей мере часть внешней поверхности камеры обработана для улучшения эффективности передачи тепловой мощности камеры по сравнению с необработанной внешней поверхностью.

11. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 10, при этом внешняя поверхность камеры подвергнута пескоструйной обработке, чтобы улучшить эффективность передачи тепловой мощности камеры.

12. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом камера изготовлена из материала, выполненного с возможностью выдерживать внутренние давления в интервале от приблизительно 50 мбар до приблизительно 5000 мбар.

13. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом камера изготовлена из материала, выполненного с возможностью выдерживать температуры в интервале от приблизительно 500°C до приблизительно 1200°C.

14. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом частицы содержат частицы кремния, а газ содержит по меньшей мере один из следующих: водород, гелий, аргон, тетрахлорид кремния, тетрабромид кремния, тетраиодид кремния, моносилан, дисилан, трисилан, трихлорсилан, дихлорсилан, монохлорсилан, трибромсилан, дибромсилан, монобромсилан, трииодсилан, дииодсилан и моноиодсилан.

15. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, дополнительно содержащий по меньшей мере один нагреватель реактора, при этом упомянутый по меньшей мере один нагреватель реактора содержит по меньшей мере один из следующих: радиационный нагреватель и нагреватель теплопроводностью.

16. Реактор с псевдоожиженным слоем по пункту 1, при этом впуск газа в камере выполнен с возможностью также принимать кремнийсодержащий газ для псевдоожижения частиц внутри камеры.

17. Способ получения кремния высокой чистоты, содержащий:

инжекцию по меньшей мере одного псевдоожижающего газа в реактор с псевдоожиженным слоем, при этом реактор с псевдоожиженным слоем содержит:

камеру, изготовленную из металлического сплава, причем эта камера включает в себя впуск газа и выпуск отходящего потока;

керамический защитный слой, нанесенный на внутреннюю поверхность камеры;

слой шариков кремния, размещенный внутри камеры; и

по меньшей мере один нагреватель реактора;

инжекцию по меньшей мере одного кремнийсодержащего газа в реактор с псевдоожиженным слоем;

нагревание реактора с псевдоожиженным слоем упомянутым по меньшей мере одним нагревателем реактора до температуры, достаточной для термического разложения кремния; и

собирание кремния высокой чистоты, который был получен и осажден на псевдоожиженных шариках кремния;

при этом керамический защитный слой устойчив к коррозии под действием упомянутого по меньшей мере одного псевдоожижающего газа или упомянутого по меньшей мере одного кремнийсодержащего газа.

18. Способ по пункту 17, при этом металлический сплав представляет собой сплав на основе железа, выбранный из по меньшей мере одного из следующих: нержавеющая сталь и хромоникелевый сплав.

19. Способ по пункту 17, при этом металлический сплав представляет собой сплав на основе никеля, выбранный из по меньшей мере одного из следующих: никель-молибденовый сплав и никель-хром-молибденовый сплав.

20. Способ по пункту 17, при этом керамический защитный слой содержит по меньшей мере один из следующих: оксид алюминия (Al2O3), диоксид циркония (ZrO 2) и стабилизированный иттрием диоксид циркония.

21. Способ по пункту 17, дополнительно содержащий адгезионный слой, расположенный между защитным слоем и внутренней поверхностью камеры.

22. Способ по пункту 21, при этом адгезионный слой содержит слой никелевого сплава или слой никель-хром-иттриевого сплава.

23. Способ по пункту 17, при этом защитный слой нанесен на внутреннюю поверхность камеры по меньшей мере одним из следующих: термическое набрасывание, химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение из паровой фазы, золь-гель метод, электрофоретическое осаждение и термическое напыление аэрозоля.

24. Способ по пункту 17, при этом внешняя поверхность камеры подвергнута пескоструйной обработке, чтобы улучшить эффективность передачи тепловой мощности камеры по сравнению с необработанной внешней поверхностью.

25. Способ по пункту 17, при этом псевдоожижающий газ является по меньшей мере одним из следующих: водород, гелий, аргон, тетрахлорид кремния, тетрабромид кремния и тетраиодид кремния.

26. Способ по пункту 17, при этом кремнийсодержащий газ является по меньшей мере одним из следующих: моносилан, дисилан, трисилан, трихлорсилан, дихлорсилан, монохлорсилан, трибромсилан, дибромсилан, монобромсилан, трииодсилан, дииодсилан и моноиодсилан.

27. Способ по пункту 17, при этом нагревание реактора с псевдоожиженным слоем упомянутым по меньшей мере одним нагревателем реактора до температуры, достаточной для термического разложения кремния, содержит нагревание реактора с псевдоожиженным слоем до температуры между приблизительно 500°C и приблизительно 1200°C.

28. Способ по пункту 27, при этом реактор с псевдоожиженным слоем нагревают до температуры в интервале от приблизительно 700°C до приблизительно 900°C.