Презентация "Изотопы кремния" по химии – проект, доклад

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 gusev@ihps.nnov.ru

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

Спектры комбинационного рассеяния изотопнообогащенного кремния

w = AM -1/2 - B/ M I, arb.units

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