2004 Fiscal Year Annual Research Report
溶融塩中でのシリカの直接電解還元による高純度シリコン製造
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15656191
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
野平 俊之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (00303876)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
雨澤 浩史 京都大学, 人間・環境学研究科, 助手 (90263136)
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| Keywords | 溶融塩 / シリコン製造 / シリカ / 電解還元 / 塩化カルシウム / 高純度シリコン / 微結晶シリコン / アモルファスシリコン |
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| Research Abstract |
前年度の結果より、850℃においては、反応界面においてSiO_2から酸素がO^2イオンとして除去され、残されたSi原子がごく短期間のアモルファス状態を経て再結晶化するというメカニズムが示唆された。このことを確認するために、実験温度を850℃(溶融CaCl_2)および500℃(溶融LiCl-KCl-CaCl_2)として、SiO_2接触型電極を定電位電解することにより試料を作成した。走査型電子顕微鏡、電子プローブ微小分析およびX線回折による分析により、850℃においては、直径数〜数十μm、長さ数十〜数百μmの結晶性の良い柱状Siが生成し、500℃においては、粒径数十nmのスポンジ状アモルファスSiが生成することが明らかとなった。さらに、これら生成Siをラマン分光法により分析した結果、850℃の試料においては結晶Siに特有の520cm^<-1>にピークが観測され、500℃の試料においては、微結晶Siに特有の515cm^<-1>およびアモルファスSiに特有の480cm^<-1>にピークが同時に観測された。以上より上記のSiO_2還元によるSi生成メカニズムが確認された。一方、生成するSiの純度を上げるために、従来のMo線ではなく、高純度Siをリードに用いてSiO_2接触型電極を作成した。850℃の溶融CaCl_2中で電解還元を行い、得られたSiをグロー放電質量分析により分析した結果、Mo不純物が1ppm以下にまで減少していることを確認した。ただし、溶融塩中に不純物として予め存在するMnが数千ppmのオーダーで混入しており、今後は、溶融塩の精製や予備電解等により、塩浴自体の高純度化過程を導入する必要があることが示された。
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