(По материалам Энциклопедии химической технологии Кирка-Отмера, 2-е издание, © 1968 Изд. «Джон Вайли и сыновья». Использовано с согласия издательства)

Комментарий к Рисунку 11.10:

Solution of NaAlO (Traces of Ga) – раствор алюмината натрия (присутствие галлия в виде примеси)

Decantation for Al removal – удаление алюминия сцеживанием

Ga poor alumina – окись алюминия с низким содержанием галлия

Solution with greater [Ga] – раствор с более высокой концентрацией галлия

Ga enriched NaAlO – раствор алюмината натрия с высоким содержанием галлия

Re-solution – повторное разбавление/растворение

First carbonation – сатурация (первая)

Second carbonation – сатурация (повторная)

Mixed hydroxides of Al and Ga – смешанные гидроксиды алюминия и галлия

Для производства галлия полупроводникового качества с чистотой 99,999+% используются самые разные физические процессы и химические реакции. Сюда относятся химические методы обработки кислотами или продувки газами в условиях высокой температуры; физико-химические методы, такие как фильтрация расплавленного металла, нагревание в вакууме, повторное разбавление, последующий электролиз или кристаллизация с получением монокристаллов. Кроме этого, можно провести реакцию галлия с хромом, провести фракционную очистку раствора до достижения необходимой степени чистоты, затем выделить галлий и снова преобразовать его в металл.

Мышьяк [21]

О существовании мышьяка известно с 1250г. нашей эры. В 1649 г. Шредером было опубликовано два метода получения данного химического элемента. В природе мышьяк встречается в самых разных видах, в том числе в виде сульфидов, арсенидов, сульфарсенидов, оксидов и арсенатов. Чаще всего мышьяк получают из FeSAs(арсенид сульфид железа). При нагревании арсенид сульфид железа, мышьяк выделяется в виде пара, а сульфид железа остается в остатке. При нагревании мышьяк быстро окисляется, при этом сам мышьяк и его соединения являются исключительно токсичными веществами. Мышьяк продается в виде триоксида, который производят с разной степенью чистоты методом повторной возгонки. В такой форме мышьяк чаще всего используется при производстве инсектицидов.

Мышьяк полупроводниковой чистоты можно получить путем восстановления химически очищенного соединения при помощи вещества в твердой или газообразной форме с исключительно высокой степенью чистоты. Одним из таких исключительно чистых веществ является арсин (мышьяковистый водород) – тоже исключительно токсичное вещество, обращение с которым требует особых мер осторожности. Если целью является получение элементарного мышьяка, тогда арсин под воздействием высокой температуры разлагают и в результате получают элементарный мышьяк с высокой степенью чистоты. В полупроводниковом производстве значительная доля используемого мышьяка получается именно из арсина под воздействием высоких температур.

Германий [20]

Существование германия было предсказано Менделеевым в 1870г., химическим путем германий был выделен Винклером в 1886г. В ощутимых количествах германий присутствует лишь в незначительном количестве минералов, среди которых (AgGe)S, (AgSnGe)S, (CuZnAsGe)Sи (CuFeAsGe)S. Однако, большую часть германия получают из руд, содержащих олово, цинк и медь, и добываемых на африканском континенте.

В процессе получения германия руду нагревают в восстановительных условиях. В результате реакции происходит выпаривание цинка и германия, после чего их можно окислить и собрать. Затем пары выщелачивают серной кислотой, а потом постепенно повышают уровень кислотности. Когда уровень достигает 3, германий на 90 % выпадает в остаток, в то время как цинк начинает выпадать в осадок при уровне кислотности равном 4. Если и цинк и германий осаждаются при уровне pHравном 5, осадок, полученный из раствора, в котором процентное отношение цинка к германию составляет 50:1, будет содержать около 10 % германия. Если в качестве основания применяется оксид магния, тогда содержание германия в магниево-германиевом осадке составит около 10 %.

На следующем этапе полученный осадок обрабатывают концентрированной соляной кислотой, в результате чего образуется хлорид германия (IV). Затем хлорид германия подвергают фракционной очистке, а потом проводят реакцию с водой с образованием двуокиси германия. После этого, двуокись германия подвергают реакции восстановления с участием водорода Н, в результате которой получают чистый германий. Затем, для получения германия полупроводникового качества, чистый германий необходимо подвергнуть зонной очистке.