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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von reinem Monosilan Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von reinem Monosilan, aus
dem durch thermische Zersetzung hochreines metallisches Silicium erhalten werden
kann, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Unter den Verfahren zur Herstellung von Monosilan aus Magnesiumsilicid
wird üblicherweise ein Verfahren angewandt, bei dem MagnesiumsiIicid in flüssigem
Ammoniak mit Ammoniumbromid umgesetzt wird. Wie die Beschreibung dieses Verfahrens
zeigt, wird das feste Magnesiumsilicid allmählich zu dem flüssigen Ammoniak gegeben,
in dem übliches Ammoniumbromid aufgelöst worden ist, um die Umsetzung zu erreichen.
Dieses Verfahren weist bei der großtechnischen Durchführung die Nachteile auf, daß
ausreichend große Behälter angewendet werden müssen, um eine große Menge an dem
benötigten flüssigen Ammoniak aufzunehmen, und daß mit einem solchen großen Behälter
nur schwierig gearbeitet werden kann. Die Verwendung von Ammoniumbromid ist außerdem
vom ökonomischen Verfahrensstandpunkt ungünstig.
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Es ist ferner bekannt, das Ammoniumbromid bei dieser Reaktion durch
Ammoniumchlorid zu ersetzen, wobei jedoch zur Erzielung guter Ausbeuten unter erhöhtem
Druck oberhalb der Siedetemperatur des Ammoniaks gearbeitet werden muß.
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Gemäß der Erfindung stellt man zunächst in an sich bekannter Weise
pulverförmiges Magnesiumsilicid durch Erhitzen einer Mischung aus metallischem Silicium
und Magnesium in einer reduzierenden oder inerten Gasatmosphäre her, setzt dann
Ammoniumhalogenide, insbesondere Ammoniumchlorid, zu und läßt die erhaltene Mischung
in Gegenwart von geringen Mengen flüssigem Ammoniak reagieren. Hierbei werden für
1 Gewichtsteil Magnesiumsilicid und die dreifache Menge Ammoniumchlorid nur etwa
10 Volumteile flüssiges Ammoniak eingesetzt, d. h. daß die feste Mischung gerade
mit flüssigem Ammoniak bedeckt wird. Es bildet sich Silangas, das zur Reinigung
abdestilliert wird.
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Gemäß der Erfindung erhält man das hochreine Monosilan unter relativ
geringen Kosten aus Rohstoffen wie technischem Siliciummetall, metallischem Magnesium
und Ammoniumchlorid. Die für die Herstellung erforderliche Vorrichtung besteht vollständig
aus Metall und ist insbesondere für die Behandlung von Silan geeignet, mit dessen
Behandlung Gefahren verbunden sind. Es ist nicht notwendig, zur Herstellung der
Vorrichtung teure Materialien zu verwenden, um die hochreinen Stoffe in dieser Vorrichtung
zu verarbeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher ganz besonders für die
großtechnische Herstellung von hochreinem Monosilan geeignet.
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Nachstehend wird die Durchführung des Herstellungsverfahrens beschrieben:
Technisches Siliciummetallpulver und pulverförmiges Magnesium werden zusammengemischt
und auf etwa 500°C erhitzt, um gemäß der folgenden Gleichung Magnesiumsilicid zu
erhalten:
Anschließend werden das gebildete Magnesiumsilicid und Ammoniumchlorid in flüssigem
Ammoniak umgesetzt, und man erhält Siliciumwasserstoffe, die als Hauptbestandteil
Monosilan enthalten:
| Mg2Si + 4 NH4CI ) Sif + 2 MgCl2 + 4 NH3 |
Das Monosilan wird von den anderen gebildeten Siliciumwasserstoffen abgetrennt,
und es wird bei niedriger Temperatur weiterdestilliert, um Verunreinigungen zu entfernen
und reines Monosilan zu erhalten.
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Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen weiter
erläutert. In diesen Zeichnungen bedeutet Fig. 1 einen schematischen Seitenriß einer
Ausführungsform der Vorrichtung zur synthetischen Herstellung von Magnesiumsilicid,
Fig.2
einen ähnlichen schematischen Seitenriß einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung
zur Magnesiumsilicidherstellung, Fig. 3 einen schematischen Seitenriß einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Erzeugung von Silangas gemäß der Erfindung, Fig.4 einen ähnlichen
schematischen Seitenriß einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung
von Silangas, Fig.5 einen schematischen Seitenriß einer Ausführungsform einer Vorrichtung
für die Rektifizierung des Silans gemäß der Erfindung und Fig. 6 einen schematischen
Seitenriß einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 5.
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Es ist bekannt, daß man Magnesiumsilicid bei der Umsetzung erhält,
die beim Erhitzen von Pulvermischungen von metallischem Silicium und Magnesium auf
etwa 500°C stattfindet. Wenn diese Umsetzung jedoch in einem Behälter von großtechnischen
Ausmaßen durchgeführt wird, entwickelt sich auf Grund der exothermen Umsetzung Reaktionswärme.
Bei Verwendung von großtechnischen Reaktionsgefäßen sammelt sich diese Wärme an
und bewirkt die Bildung von hohen Temperaturen. Wenn die Temperaturen in dem Reaktionsbehälter
650"C übersteigen, erhält man aber als Reaktionsprodukt eine halbflüssige Masse,
die bei der Verwendung in der nächsten Verfahrensstufe zur Herstellung von Silan
durch Umsetzung mit Ammoniumhalogenid in flüssigem Ammoniak zu einer sehr schlechten
Ausbeute an Silan führt. Sogar bei sehr feiner Pulverisierung der Magnesiumsilicidmasse
kann die Silanausbeute nicht verbessert werden. Sie wird ebenfalls durch Überschreiten
einer Reaktionstemperatur von 650°C nachteilig beeinflußt. In sehr großen Reaktionsgefäßen,
in die die Mischung von metallischem Silicium und Magnesium eingefüllt und von außen
beheizt wird, ist die Temperaturregelung außergewöhnlich schwierig. Die Reaktionstemperaturen
lassen sich in kleinen Reaktionsgefäßen beherrschen, die jedoch für großtechnische
Verfahren ungeeignet sind. Es wurde daher ein auch im technischen Maßstab brauchbares
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Magnesiumsilicid angewendet, das
betriebssicher zu handhaben ist und bei dem die Reaktionstemperatur leicht geregelt
werden können.
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Hierbei wird, wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt, eine Pulvermischung
aus metallischem Silicium (roh) und Magnesium durch eine Zufuhröffnung 1 in einem
Trichter 2 eingeführt. Die Mischung wird von dort allmählich in ein Reaktionsrohr
4 eingeführt, wobei die Menge des zugeführten Materials durch eine Regelvorrichtung
9 eingestellt wird. Das Reaktionsrohr hat einen geringen Durchmesser und einen zylindrischen
Querschnitt.
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In dem Reaktionsrohr dreht sich ein metallischer Schraubenförderer
5, und durch die Umdrehung wird eine Mischung der Rohstoffe allmählich durch das
Reaktionsrohr geschoben.
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Das Reaktionsrohr wird in einem elektrischen Ofen 6 erhitzt, und wenn
die Anwärmtemperatur immer bei einem optimalen Wert gehalten wird, während die Temperatur
kontinuierlich mit Thermometern (T1' bis Ti) abgelesen wird, reagieren das metallische
Silicium und Magnesium bei geeigneter Erwärmung und Rührung miteinander, und man
erhält das Magnesiumsilicid. Eine Kühlvorrichtung 7 ist derart angeordnet, daß der
Endteil des Reaktionsrohres von außen mit Wasser gekühlt wird. Das aus dem heißen
Teil austretende Reaktionsprodukt wird gekühlt und fällt in einen Aufnahmebehälter
8, aus dem es durch eine Auslaßöffnung 9 abgezogen wird. Bei der Herstellung von
Magnesiumsilicid findet in Gegenwart von Luft bei hohen Temperaturen eine unvorteilhafte
Verbrennung von Rohstoffen und Produkten statt. Man muß daher die Luft aus der Vorrichtung
durch eine Auslaßöffnung 11 entfernen, indem Wasserstoff oder Inertgas durch eine
Einlaßöffnung 10 eingeführt wird.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung erfolgt die Förderung
der Rohstoffe und Reaktionsprodukte durch allmähliche Umdrehung eines geneigten
Zylinders an Stelle der Verwendung eines Schraubenförderers. Das Gut wird durch
die Umdrehung verschoben. Das Reaktionsrohr hat doppelte Wandungen. Das Reaktionsgut
wird beim Durchgang durch den Innenteil des um eine rotierende Achse 12, die durch
einen Propeller 13 in Drehung versetzt wird, vorliegenden Rohres 14 erwärmt.
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Nach kurzer Zeit erfolgt die Umsetzung des metallischen Siliciums
mit dem Magnesium beim Durchgang durch den erhitzten Rohrteil, wobei keine Gefahr
einer Überhitzung besteht. Es wird ein hochreaktionsfähiges Magnesiumsilicid erhalten,
das zu einer hohen Ausbeute an Monosilan führt.
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Der am Ende des Reaktionsrohres vorgesehene gekühlte Abschnitt ist
für die Magnesiumsilicidherstellung nicht unbedingt erforderlich.
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Der Einfluß des Herstellungsverfahrens auf die Aktivität des Magnesiumsilicids
bzw. die erzielbaren Ausbeuten an dem daraus zu gewinnenden Monosilan ergibt sich
aus der nachstehenden Aufstellung: In allen Fällen wurde metallisches Silicium und
Magnesium gepulvert, auf eine geeignete Korngröße gesiebt und aus dem Siebmaterial
. eine stöchiometrische Mischung hergestellt. Diese Mischung wurde in die verschiedenen
Vorrichtungen eingeführt und von außen auf etwa 500 ° C erhitzt. Die Reaktionszeit
betrug 2 Stunden. Bei Verwendung eines großen Reaktionsofens stieg die Temperatur
teilweise von 650 auf 800°C, und es war nicht möglich, den optimalen Temperaturbereich
von 500 bis 550°C einzuhalten. Die in den verschiedenen Vorrichtungen erhaltenen
Produkte wurden mit Ammoniumbromid in flüssigem Ammoniak unter den gleichen Bedingungen
umgesetzt. Die nachstehenden Ergebnisse lassen erkennen, daß man bei einem kontinuierlichen
HerstelltinEisverfahren ein hochreaktionsfähiges Magnesiumsilicid erhält.
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Ausbeute an Monosilan Fest angeordneter kleiner Reaktionsbehälter
680/0 Fest angeordneter großer Reaktionsbehälter 2801'o Fest angeordneter großer
Reaktionsbehälter mit pulverisierten Produkten . . . . . . . . . . . . . 32% Reaktionsbehälter
mit Schraubenförderer . . 80% Drehrohrofen als Reaktionsbehälter ....... 74% Gemäß
der Erfindung wird das rohe Magnesiumsilicidpulver innig mit trockenem pulverförmigem
Ammoniumchlorid gemischt und das erhaltene Pulvergemisch in einen Reaktionsbehälter
fallen gelassen, in den absatzweise in geringen Mengen flüssiges Ammoniak gegossen
wird, wobei der Anteil an flüssigem Ammoniak nicht zu groß werden darf. Die Ammoniakmenge
soll ausreichen, die Mischung von Magnesiumsilicid und Ammoniumchlorid zu
bedecken,
und es soll darüber hinaus vorzugsweise ein gewisser Überschuß vorliegen. Mit allmählich
ansteigender Menge der zugeführten Rohstoffmischung wird die zugeführte Menge an
flüssigem Ammoniak allmählich erhöht. Auf diese Weise wird der Verbrauch
an flüssigem Ammoniak niedrig gehalten und trotzdem eine hohe Silanausbeute erhalten.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird das Gemisch von Magnesiumsilicid
und Ammoniumchlorid aus einem Trichter 21 über einen Schraubenförderer allmählich
in den Reaktionsbehälter 23 geführt. Dieser Reaktionsbehälter wird durch ein bei
24 eintretendes Kühlmedium gekühlt, ist mit einem Isoliermaterial 25 umgeben, und
seine Außenseite wird durch ein druckfestes Gefäß 26 geschützt. Bei der Einführung
von flüssigem Ammoniak durch die Zufuhrleitung 27 entsteht in dem Behälter Silangas.
Eine geeignete Silangasbildung wird in etwa dadurch erreicht, daß man die Zufuhrgeschwindigkeit
der Rohstoffmischung und die Eingießgeschwindigkeit des flüssigen Ammoniaks regelt.
Die Rohstoffmischung und der flüssige Ammoniak können kontinuierlich nach und nach
eingeführt werden, oder es wird wahlweise die Rohstoffmischung und flüssiger Ammoniak
zugegeben. Das erzeugte Silangas wird durch eine Leitung 28 aus dem Behälter abgeführt.
Da dieses Gas jedoch von Ammoniakdämpfen oder Lösungsmitteldämpfen begleitet wird,
wird das gebildete Gas durch einen Rückflußkühler 29 gekühlt und dadurch das vorliegende
Ammoniakgas verflüssigt, das zur Wiedergewinnung des Ammoniaks in den Reaktionsbehälter
zurückgeführt wird. Das Silangas wird aus der Reaktionsvorrichtung durch eine Leitung
30 abgeführt, nachdem der Ammoniak verflüssigt und entfernt worden ist. Da Silangas
sich spontan entzündet und bei Berührung mit Luft zu Explosionen führt, ist seine
Handhabung sehr gefährlich. Aus dem Inneren des Reaktionsbehälters muß daher vor
der Umsetzung die Luft entfernt werden, und der evakuierte Behälter wird zweckmäßig
mit Wasserstoff oder Inertgas gefüllt, die durch ein Zufuhrrohr 31 eingeführt und
aus Leitung 30 abgezogen werden.
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Zusätzlich ist die Vorrichtung, um Gefahren zu vermeiden, die durch
das Entweichen von Silangas aus der Vorrichtung nach außen oder durch das Eindringen
von Luft in den Reaktionsbehälter entstehen, von druckfesten Schutzbehältern 32
und 33 umgeben, mit denen ZufuhrIeitung 34 und Abzugsleitung 35 verbunden sind,
so daß das Innere an Stelle von Luft mit Inertgas gefüllt werden kann. Nach beendeter
Umsetzung wird das Silangas vollständig abgezogen, der flüssige Ammoniak vergast
und durch Leitungen 30 oder 27 abgetrennt. Das als Reaktionsprodukt gebildete Magnesiumchlorid
wird aus dem Reaktionsbehälter durch einen Auslaß 36 für den Rückstand, der am Boden
des Behälters vorgesehen ist, abgezogen.
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In der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird eine Mischung von
30 kg Magnesiumsilicid mit 90 kg Ammoniumchlorid mit 3001 flüssigem Ammoniak umgesetzt.
Man erhält mit einer stöchiometrischen Ausbeute von 72% Monosilan. Durch die Verwendung
von Ammoniumbromid an Stelle von Ammoniumchlorid wird die Ausbeute nicht wesentlich
beeinflußt. Bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Silan, bei dem Magnesiumsilicid
zu flüssigem Ammoniak gegeben wird, in dem Ammoniumbromid gelöst vorliegt, ist der
Magnesiumsilicidanteil an der Behandlung im Verhältnis zum flüssigen Ammoniak relativ
klein, und daher enthält das erzeugte Silan einen großen Anteil an Disilan, Trisilan
u. dgl. Entsprechend schlecht ist die Ausbeute an Monosilan. Bei der Behandlung
von etwa 1,5 g Magnesiumsilicid mit 1801 flüssigem Ammoniak wird eine Monosilanausbeute
von 62% erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem Ammoniumchlorid mit Magnesiumsilicid
gemischt und die gebildete Mischung in eine geringe Menge flüssigen Ammoniak eingegossen
wird, stellt daher ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von Monosilan
dar, da nur geringe Mengen Ammoniak benötigt werden und außerdem eine bemerkenswert
hohe Monosilanausbeute erhalten wird.
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Das bei dem bekannten Verfahren gebildete Monosilan enthält eine geringe
Menge Polysilan, zu vernachlässigende Mengen an Verunreinigungen, wie Wasserstoffverbindungen,
nämlich Boran, Phosphin, Arsin u. dgl., und Ammoniakdämpfe (Lösungsmittel). Von
diesen Verunreinigungen verbindet sich der Borwasserstoff B2H6 mit Ammoniak zu einer
Verbindung (B2H4) (NH3)2, die in flüssigem Ammoniak löslich ist. Durch Waschen von
Monosilangas mit flüssigem Ammoniak kann man daher Borwasserstoffverbindungen, wie
Boran, entfernen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Waschturm 37 zwischen
dem Reaktionsbehälter und der Ammoniakkondensationsvorrichtung, wie sie in Fig.
4 dargestellt ist, vorgesehen. Das in der Kondensationsvorrichtung verflüssigte
Ammoniakgas sinkt nach unten, gleichzeitig wird flüssiger Ammoniak, wie er in den
Reaktionsbehälter gegeben wird, durch Leitung 38 in den Waschturm geführt und fließt
dort von oben nach unten. Im Gegenstrom werden Borwasserstoffe usw. durch die Berührung
mit dem flüssigen Ammoniak aus dem Silangas entzogen. Durch ein solches Verfahren
wird der Gehalt des Silans an Borverbindungen ungewöhnlich niedrig. Bei durch thermische
Zersetzung von Silan erhaltenem elementarem Silicium ist der Borgehalt so gering,
daß er durch Spektralanalyse nicht mehr feststellbar ist. Das Spülen mit flüssigem
Ammoniak ist daher ein besonders geeignetes Verfahren zur Entfernung von Boran aus
Silan.
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Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Silan enthält Monosilan
als Hauptbestandteil, etwas Polysilan und sehr geringe Mengen von Bor-, Arsen- und
Phosphorwasserstoffverbindungen usw. und ammoniakhaltige Verbindungen. Diese Verunreinigungen
werden durch Destillation entfernt. Es wird zunächst der Ammoniak entfernt und anschließend
die anderen Verunreinigungen.
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Monosilan hat bei Normaldruck einen Siedepunkt von 110°C, während
Ammoniak bei 33°C siedet und bei -77°C schmilzt. Bei der Verflüssigung von Monosilan
erstarrt daher ein wesentlicher Anteil des Ammoniaks und kann dann entfernt werden.
Eine geringe Menge Ammoniak verbleibt ungelöst. Bei der Reinigung von Monosilan
kondensiert der Ammoniak jedoch häufig in der Rektifikationskolonne und stört auf
diese Weise das Destillationsverfahren. Um derartige Störungen zu vermeiden, wird
gemäß der Erfindung in einer Kolonne destilliert, deren unterer Teil dicker als
der obere Teil ausgebildet ist, und in den unteren Teil der Kolonne
etwas
mehr eingefüllt, so daß die Kolonne nicht verstopft werden kann. Gemäß Fig. 5 wird
das rohe Silan verflüssigt und ein Verdampfungsgefäß 42
durch Leitung 41 mit
dem flüssigen Silan gefüllt und durch eine Heizvorrichtung 43 das Silan zum Sieden
gebracht. Der dabei gebildete Dampf steigt durch die gefüllten Kolonnen 44 und 45
und wird durch den Kühler 47 im Kühlbehälter 46 bis zur Verflüssigung gekühlt. In
den Kühler 47 wird durch Leitung 48 flüssiger Stickstoff eingeführt, der
durch Leitung 49 abgezogen wird; das verflüssigte Silan fließt durch eine Rückflußvorrichtung
50 teilweise in einen Behälter 11, während der Rest bei 58 in den gefüllten Turm
54 gelangt. Um den Druck in diesem Turm zu regeln, führt eine Leitung 59 vom oberen
Teil des Kühlbehälters 46 zu dem Druckregelgefäß 52, das mit einem Ventil 53 und
einer Leitung 54 zur Einstellung eines geeigneten Druckes verbunden ist. Bei einer
Rektifizierung unter entsprechenden Bedingungen erstarrt das Ammoniakgas fast vollständig
im unteren Teil der Destillationskolonne. Nach beendeter Rektifikation wird der
Ammoniak auf eine geeignete Temperatur erhitzt und dann zusammen mit dem Destillationsrückstand
durch Leitung 41 als Gas abgezogen. Das ammoniakfreie Silan wird in eine weitere
Reinigungsvorrichtung aus dem Behälter 11 durch Leitung 55 geführt. Gemäß der Erfindung
befindet sich die Reinigungsvorrichtung in einem druckfesten Behälter 56. Der Zwischenraum
zwischen Behälter und Reinigungsvorrichtung ist durch wärmeisolierendes Material
ausgefüllt. Eine Leitung 57 zum Einführen und Abziehen von Gas (zur Zufuhr von Inertgas
oder Herstellung eines Vakuums) ist weiterhin vorgesehen, um die Reinigungsvorrichtung
kühl zu halten. Durch diese Anlage soll gleichzeitig vermieden werden, daß Silangas
und Luft miteinander in Berührung gelangen, damit vollständige Betriebssicherheit
erreicht wird.
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Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Destillation des Silans bei
Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Ammoniaks erfolgen kann, wenn man bei Drücken
über 3 Atmosphären arbeitet. Unter derartigen Bedingungen findet keine Ammoniakerstarrung
in der Destillationskolonne statt, so daß dadurch ohne Gefahr einer Verstopfung
gereinigt werden kann.
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Nach einer wie vorstehend beschrieben durchgeführten Entfernung von
Ammoniak werden Phosphor-, Arsen- und Borwasserstoffverbindungen, wie Borane und
ähnliche Verbindungen, durch erneute Destillation entfernt. Für diese Reinigung
wird eine Kolonne verwendet, wie sie zur Ammoniakentfernung eingesetzt wurde, mit
der Ausnahme, daß diese Kolonne überall den gleichen Durchmesser aufweist. Durch
Destillation bei optimalen Bedingungen mit Bezug auf die Kolonnenlänge, Kolonnenfüllstoffe,
Rückflußverhältnis u. dgl. kann ein hochreines Monosilan erhalten werden. Das aus
einem solchen Monosilan - durch thermische Zersetzung erhaltene Silicium liegt in
einer einzigen kristallinen Form vor. Es wurde durch Kombination des Schwimmverfahrens
und Messung des Widerstandsvermögens festgestellt, daß das Verhältnis von Bor zu
Silicium (Atomverhältnis) unter 0,2 Teile je Billion beträgt, während der Gehalt
an Phosphor und Arsen im Verhältnis zum Silicium unter 0,5 Teile je Billion für
diese beiden Metalle zusammen beträgt. Das Produkt ist also über 99,9999999o/oig
rein. Dieser Reinheitsgrad wird natürlich durch den Gehalt der Ausgangsstoffe, d.
h. metallischem Silicium und Magnesium und Ammoniumchlorid, an Verunreinigungen
beeinflußt. Durch geeignete Auswahl der Destillationsbedingungen erhält man jedoch
immer ein Monosilan mit im wesentlichen konstanten Reinheitsgrad.
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Bei der Herstellung von Monosilan soll auf folgendes geachtet werden:
Daß sich das Monosilan spontan entzündet oder Explosionsgefahr auftritt, wenn es
mit Luft in Berührung gelangt; daß keine chemische Korrosion auftritt; daß die Verunreinigungen
keine Korrosion bewirken. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, besteht die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit dem Teil für die Silangasherstellung und der Reinigungsanlage aus
Metall. Der Betrieb dieser Anlage ist daher relativ sicher. Um ein Entweichen von
Silan aus der Vorrichtung zu vermeiden, befindet sich die Gesamtvorrichtung in einem
druckfesten Gefäß. Der Raum zwischen diesem Gefäß und der Vorrichtung wird evakuiert
oder mit Inertgas gefüllt, um zu verhindern, daß sogar beim Entweichen von Silan
aus der Vorrichtung eine Berührung mit Luft erfolgt.
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Fig. 6 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung mit einer Destillationskolonne
in einem druckfesten Behälter, dessen Inneres unter Vakuum steht. Das Innere des
druckfesten Behälters 61 ist mit einer Diffusionspumpe 62 und einer sich drehenden
Saugpumpe 63 verbunden, um das Hochvakuum herzustellen. Bei der Diffusionspumpe
und der Saugpumpe ist sorgfältig darauf geachtet worden, daß von außen keine Luft
in den Vakuumteil des Behälters 61 gelangen kann. Vorzugsweise ist die Saugpumpe
mit einem Gefäß 64 verbunden, daß mit Inertgas gefüllt ist oder unter Vakuum steht.
Darüber hinaus ist eine Saugöffnung 69 der Saugpumpe 63 mit der Saugöffnung 70 einer
Wasserstrahlpumpe 65 verbunden und besitzt keine direkte Öffnung zur Atmosphäre.
Das abgesaugte Gas wird zusammen mit einem Wasserstrom zu einem Wasserbehälter 67
durch eine Leitung 66 geführt, indem das Gas über den Wasserspiegel steigt und dort
erst mit Luft in Berührung gelangt. In den Wasserbehälter wird wäßrige Natronlauge
eingebracht und durch die Pumpe 68 zu der Wasserstrahlpumpe 65 geführt. Da das abgesaugte
Gas danach mit wäßriger Natronlauge vermischt ist, reagiert etwa darin vorliegendes
Silan mit der Natronlauge unter Bildung von Siliciumoxyd, das keine Sicherheitsmaßnahmen
erfordert. Wenn ein bei der Reinigung anfallender Destillationsrückstand verworfen
werden soll, wird er in ähnlicher Weise, wie vorstehend beschrieben, mit der Atmosphäre
zusammengebracht, d. h. aus Sicherheitsgründen über einen Exhaustor und eine Wasserstrahlpumpe.