一种重掺硅料染色分拣的方法

本发明涉及硅料加工检测领域，具体而言，涉及一种重掺硅料染色分拣的方法。

背景技术：

1、随着集成电路和光伏产业的发展，对硅原料的需求不断增加，对硅片的质量也有更高要求。在处理和回收碎硅料时，除了清除石子、金属和纤维等杂质外，还需要解决混有高浓度p型和n型重掺料的碎硅料问题。目前的分拣方法通常使用仪器，但这些仪器成本高、耗时长、工效差，不适合大批量的碎硅料回收利用。因此，亟需一种更经济高效的分拣方法来解决这一问题。

2、公开号为cn101021480a的中国专利公开了一种用于检测分选废硅料的显色方法，该方法采用混合酸对硅料进行浸泡后使重掺硅料染色，从而实现重掺硅料分拣。公开号为cn104624512a的中国专利公开了一种p型、n型重掺硅料染色分拣的方法，其同样需要先配置腐蚀液，取55％浓度氢氟酸11-13、70％浓度硝酸950-1050、85％浓度磷酸9.5-10.5，随后通过浸泡处理后对p型、n型重掺硅料进行染色分拣。上述专利的操作对环境的友好度较差，且分拣的成本高，需要使用氢氟酸、硝酸等强酸且工艺复杂，工业化大规模使用的话后期的处理也比较困难。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种重掺硅料染色分拣的方法，以解决现有技术中分拣对环境的污染大、成本高、工艺复杂的问题，提供一种可将p型、n型重掺硅料从合格料中快速分拣出来的方法。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种重掺硅料染色分拣的方法，包括以下步骤：

3、s1：将待分拣的硅料装入耐高温容器中，然后放入加热装置中并进行抽真空处理；

4、s2：通入氩气和氧气至所述步骤s1的加热装置中，随后通过加热装置加热步骤s1中装入耐高温容器的待分拣的硅料，升温至100-300℃，并进行保温；

5、s3：对所述步骤s2随炉冷却后的硅料进行分拣，分拣出所述硅料中的蓝黑色硅料和淡褐色硅料，从而得到合格硅料；其中，p型重掺硅料染为蓝黑色，n型重掺硅料为淡褐色，而轻掺杂的硅料颜色无变化。

6、相较于现有技术，本发明至少具备以下的技术进步：

7、本发明提供了一种重掺硅料染色分拣的方法，采用本发明的p型、n型重掺硅料染色分拣的方法，能够根据合格料为低浓度掺杂、重掺料为高浓度掺杂由于它们的型号不同、掺杂不同，化学电势能也不相同，在低氧低温条件下的氧化速率不同，p型、n型重掺硅料分别被染成不同的颜色，从而可以快速分拣出p型、n型重掺硅料，提高了硅料分拣的效率，不需要通过专用分拣仪器，降低了生产成本，也克服了现有技术中需要通过强酸对硅料进行预处理之后分拣的高污染问题，本发明提供了一种环境友好型重掺硅料染色分拣的方法，并且操作步骤简单，对反应设备的要求低，具备较高的商业化、工业化以及推广价值。

8、作为优选的方案，所述步骤s1中，所述硅料为半导体或光伏用碎硅料。

9、通过本发明的一种重掺硅料染色分拣的方法，能够应用到工业上半导体或光伏用碎硅料的分拣中，且降低了分拣的成本。

10、作为优选的方案，所述步骤s1中，所述耐高温容器为坩埚，所述加热装置为真空炉。

11、通过坩埚对所需分拣的硅料的容置，相较于直接对硅料进行加热，起到了保护硅料的作用，通过真空炉能够便于对反应环境的抽真空处理。

12、作为优选的方案，所述步骤s2中，所述加热装置加热需保持所述加热装置中氧气浓度小于10％。

13、通过控制加热装置内部的氧气浓度，能够对硅料的氧化进行更好的控制，防止由于氧气浓度过高而造成硅料的过度氧化问题，从而避免了经济损失。

14、作为优选的方案，所述步骤s2中，所述升温的速度为1-5℃。

15、作为优选的方案，所述步骤s2中，所述保温的温度为150℃。

16、作为优选的方案，所述步骤s2中，所述保温的时间为0.5-2h。

17、本发明的一种重掺硅料染色分拣的方法，在升温保温过程中，若加热的温度过高，或者升温速度过快，都会对硅料表面进行影响，过快的加热速度以及过高的升温温度，会使得所有硅料表面被严重氧化，变成白色，甚至会造成合格硅料(非重掺)硅料表面也大量氧化，导致经济损失；而升温速度过慢、保温温度过低同样会导致重掺硅料的表面变化不大，从而无法对硅料进行分拣，因此要对升温的速度和时间控制在上述区间范围，将条件控制在上述优选范围内，能够在保证合格硅料不受到表面大量氧化的前提下，对重掺硅料进行有效地分拣。

18、本发明一种重掺硅料染色分拣的方法的原理如下：

19、当硅料含有杂质时，其电化学势能和表面活性不同，重掺硅料比轻掺硅料的化学电动势大。在低氧低温环境下，低浓度掺杂碎硅料与高浓度掺杂的重掺料在热氧化过程中产生选择性氧化反应，重掺料反应速率更快，使重掺料表面优先产生一层sio2薄膜，使得重掺料表面优先产生一层sio2薄膜，随着sio2薄膜增厚，硅料表面的颜色也随着sio2薄膜厚度的变化而变化，硅料颜色也随之变化。此外，由于重掺料中p型和n型所含杂质种类不同，电化学势能也不同，因此氧化速率也不相同。反应后的p型和n型硅料呈现不同的颜色，其中p型重掺料sio2薄膜显示蓝黑色，n型重掺料的sio2薄膜显示黄褐色，而轻掺杂的硅料颜色无变化，很容易进行分辨。

技术特征：

1.一种重掺硅料染色分拣的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的重掺硅料染色分拣的方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述硅料为半导体或光伏用碎硅料。

3.根据权利要求1所述的重掺硅料染色分拣的方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述耐高温容器为坩埚，所述加热装置为真空炉。

4.根据权利要求1所述的重掺硅料染色分拣的方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述加热装置加热需保持所述加热装置中氧气浓度小于10％。

5.根据权利要求1所述的重掺硅料染色分拣的方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述升温的速度为1-5℃。

6.根据权利要求1所述的重掺硅料染色分拣的方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述保温的温度为150℃。

7.根据权利要求1所述的重掺硅料染色分拣的方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述保温的时间为0.5-2h。

技术总结本发明提供了一种重掺硅料染色分拣的方法，包括以下步骤：S1：将待分拣的硅料装入耐高温容器中，然后放入加热装置中并进行抽真空处理；S2：通入氩气和氧气至所述步骤S1的加热装置中，随后通过加热装置加热步骤S1中装入耐高温容器的待分拣的硅料，升温至100‑300℃，并进行保温；S3：对所述步骤S2随炉冷却后的硅料进行分拣，分拣出所述硅料中的蓝黑色硅料和淡褐色硅料，从而得到合格硅料；其中，P型重掺硅料染为蓝黑色，N型重掺硅料为淡褐色，而轻掺杂的硅料颜色无变化。通过本发明一种重掺硅料染色分拣的方法能够有效对硅料内的重掺硅料进行染色分拣，且本发明对环境友好，成本较低，适合大规模工业化应用，具备较高的商业化价值。技术研发人员：雷琦,胡动力,章金兵受保护的技术使用者：浙大宁波理工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/9