Технология ретроградного плавления удешевит получение чистого кремния

Группа исследователей из MIT обнаружили оригинальное свойство кремния, которое может быть крайне полезным при производстве кремниевых чипов. Отмечается, что большинство материалов при нагревании плавится, то есть переходит из твердого состояния в жидкое. Однако некоторые материалы подвержены свойству ретроградного плавления - они плавятся в случае охлаждения. Теперь же исследователи обнаружили, что кремний в некоторых условиях также способен подвергаться этому свойству. Оно проявляется в тех случаях, когда кремний содержит высокую концентрацию определенных металлов, растворенных в нем.

Так, отмечается, что стандартная температура плавления кремния составляет 1414 градусов Цельсия. Однако материал, состоящий из кремния, меди, никеля и железа, начинает плавиться при охлаждении до температуры ниже 900 градусов Цельсия. В процессе проведения опыта смесь данных материалов размещалась между двумя кремниевыми прослойками. Затем следовал процесс нагревания смеси, чтобы металлы внедрились в кремний, однако температура при нагревании не достигала температуры плавления кремния. Таким образом, кремний перенасыщался металлами. Далее полученный материал подвергался охлаждению до возникновения эффекта ретроградного плавления. При этом процесс плавления данного материала выглядит как превращение из твердого состояния в кашеобразное, которое представляет собой смесь из твердых (металлы) и жидкого (кремний) материалов. В процессе такого плавления при понижении температуры входящие в состав материала металлы и прочие примеси отделяются от кремния и выпадают в осадок.

Данный процесс может использоваться для получения кремния высокой чистоты, который необходим для производства многих устройств. Отмечается, что в некоторых кремниевых чипах даже незначительное количество сторонних примесей способно привести к значительному снижению их производительности. При этом отмечается, что себестоимость получения чистого кремния данным способом оказалась ниже, чем при использовании существующих технологий. В частности, новый метод позволит значительно снизить стоимость производства солнечных батарей.

Сообщается, что первые теоретические основы получения чистого кремния путем ретроградного плавления были заложены еще в 2007 году, однако лишь сейчас удалось реализовать данный метод на практике. Разработка новой технологии осуществлялась при содействии департамента энергетики США (U.S. Department of Energy) и нескольких научных организаций.