Задачей настоящего исследования является выбор наиболее эффективного и доступного йодсодержащего реагента, применяемого для йодирующего обжига кварцита.

Особенность йодидной технологии заключается в том, что термическая стойкость йодидов металлов ниже по сравнению с бромидами, хлоридами и фторидами. Йодиды металлов являются стабильными соединениями в газовой фазе, однако при повышенной температуре диссоциируют на металл и элементный йод.

Современное развитие техники требует применения металлов и сплавов с известной степенью чистоты. А в производстве высокотемпературных полупроводниковых материалов и материалов, работающих в интервале высоких частот, полупроводниковые элементы, в том числе и кремний, должны быть исключительно высокой чистоты. При получении монокристаллического кремния химическая очистка не позволяет достичь достаточно полного удаления примесей. Кроме того, при выращивании монокристалла кремния важное значение имеет отсутствие дефектов в кристаллической решетке монокристалла. Поскольку применение процесса йодирования позволяет получать металлы высокой степени чистоты, эти требования удовлетворяются только при разложении йодида кремния [1]. Одним из важнейших требований йодидной технологии очистки металлов от примесей является исключение переноса кислорода, азота, водорода из неочищенного металла в очищенный металл.

Учитывая вышесказанные особенности йодидной технологии получения особочистых металлов, нами методом Темкина-Шварцмана [2] был произведен расчет термодинамических величин (значений энергии Гиббса) возможных реакций йодирования кварца с разными йодсодержащими реагентами.

При проведении расчета катионы йодсодержащего реагента сгруппированы в соответствии с периодической системой и рассмотрены в следующем порядке: главные (А) группы I, II, III, IV, V и побочные (Б) группы I, II, IV, V, VI, VII, VIII.

В таблице приведены результаты расчета термодинамических величин реакции:

SiO2 + MeIx = SiI4 + MeyOx

Реакция йодирования кварца протекает со всеми йодидами из I-VIII групп, за исключением йодидов: CsI (I А), AlI3 (III А) и BiI3 (VIII Б).

Таблица. Значения энергии Гиббса реакции йодирования кварца йодидами разных металлов при температурах 523, 773, 973, 1373 и 1573 К

Продолжение таблицы

Наиболее предпочтительными йодсодержащими реагентами являются InI, CrI3, GaI3, AgI, KI, NbI5, TaI5, AsI3, TlI, NiI2, йодирующая активность которых возрастает слева направо. Абсолютные величины значений энергии Гиббса этих реакций являются наименьшими, при этом абсолютные их величины имеют тенденцию еще большего понижения с повышением температуры.

Из указанных йодидов наиболее термостойкими и пригодными для йодирующего обжига являются AgI (температура кипения – 1500 0С) и KI (температура кипения – 1345 0С). Ввиду дороговизны AgI для экспериментов нами выбран KI.

ЛИТЕРАТУРА

1. Роберт Ф. Ролстен. Йодидные металлы и йодиды металлов. – М.: Металлургия, 1968. – 524 с. 2 Жунусова Г.Ж. Комбинированная бесцианидная технология переработки глинистых золотосодержащих руд коры выветривания. // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. – Алматы, 2010.– 255с.