Презентация на тему: Изотопы кремния

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ КРЕМНИЯ ВЫСОКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ И ИЗОТОПНОЙ ЧИСТОТЫ А.В.Гусев, В.А.Гавва, А.М.Гибин Институт химии высокочистых веществ РАН г. Нижний Новгород [email protected] 900igr.net

Схема получения моноизотопного кремния Синтез и очистка исходных летучих соединений Разделение изотопов кремния Синтез и глубокая очистка силана Получение поликристалличес-кого кремния Выращивание монокристаллов

Изотопное разбавление при выращивании монокристалла из кварцевого тигля тигель горелка SiH4 + H2 О2 Защитное покрытие

Получение стержня-подложки из моноизотопного кремния

Изготовление монокристаллической затравки Зонноочищенный кремний Монокристалл природного кремния Поликристалл моноизотопного кремния U

Распределение концентрации изотопов по длине затравки C(L)=Ci -(Ci - C0) e-L/U 29Si, 30Si 28Si

Распределение изотопа кремния-29 по длине затравки ___ - расчет - эксперимент

Монокристаллы стабильных изотопов кремния 28Si (99,99%) 29Si (99,92%) 30Si (99,97%) Содержание газообразующих примесей (C,О)

Примесный состав монокристаллического моноизотопного кремния

Изотопный состав моносилана и полученного из него поли- и монокристаллического кремния-29 Масса изотопа Моносилан Поликристаллический кремний Монокристалл 28 0,041±0,010 0,023±0,004 0,026±0,005 29 99,909±0,019 99,923±0,016 99,919±0,011 30 0,050±0,015 0,054±0,015 0,055±0,009

Спектры комбинационного рассеяния изотопнообогащенного кремния w = AM -1/2 - B/ M

Зависимость положения максимума полосы комбинационного рассеяния от атомной массы ω = 2758 * M-1/2

Теплоемкость изотопнообогащенного кремния Si-28, Si-29, Si-30 28Si: D = 641 2 K 29Si: D = 627 2 K 30Si: D = 616 3 K Измерения проведены совместно с Институтом исследований твердого тела общества Макса Планка (Штутгарт, Германия) (1) (2)

Теплопроводность изотопнообогащенного кремния-28 Измерения проведены совместно с РНЦ «Курчатовский институт»

Теплопроводность изотопнообогащенного кремния-28 в интервале 50-300К

Зависимость ширины запрещенной зоны кремния от атомной массы

Перспективы применения моноизотопного кремния Создание эталонов свойств и физических постоянных Изотопные сверхрешетки, элементы наноэлектроники Детекторы ионизирующих излучений - с высокой радиационной стойкостью - высокого временного и энергетического разрешения Монохроматоры рентгеновского излучения Рефлекторы для рентгеновских лазеров Квантовые компьютеры

Благодарю за внимание !

Синтез тетрафторида кремния 500-600ºС Na2SiF6(тв) → 2NaF(тв) + SiF4(г) Центробежное разделение 28SiF4, 29SiF4, 30SiF4 Синтез 28SiH4, 29SiH4, 30SiH4 SiF4(г) + 2CaH2(тв.) SiH4(г) + 2CaF2(тв.) Очистка 28SiH4, 29SiH4, 30SiH4 от фторсодержащих примесей Глубокая очистка 28SiH4, 29SiH4, 30SiH4 1. Криофильтрация 2. Низкотемпературная ректификация Схема получения высокочистых моноизотопных силанов Содержание примесей в очищенном силане Изотопный состав силанов Примесь С · 106, % мол. Si2H6 (200 ±40) Si2OH6 (10±2) CH4, CHF3, C2H6, изо-C4H10, н-C4H10, C2H4, CO2