Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

агрессивность KF по отношению к материалам реакторов и необходимость удаления таких примесей, как H 2 O и HF из KF, при подготовке электролита. Все этих факторы могут приводить к нестабильности состава расплава и появлению примесей в получаемом кремнии. Для устранения этих недостатков ведется поиск альтернативных электролитов. В частности, это касается расплавов на основе иодидов [9, 10], использование которых предполагает отсутствие следов влаги в реакторе и повышенные требования к подготовке электролитов и аппаратурному оформлению. Активно исследуемыми являются расплавленные электролиты на основе СаСІ 2 — CaO, в которых в качестве источника кремния используют SiO 2 [11]. Преимуществами электролитов являются высокая растворимость CaCh в воде и меньшая в сравнении со фторидами агрессивность по отношению к материалам реактора. Недостатками электролитов являются относительно высокая температура, нестабильность состава электроактивных ионов в электролите, а также присутствие в нем оксидов, что приведет к неизбежному появлению кислорода в объеме осадка кремния. Относительно новым и перспективным направлением можно считать электроосаждение кремния из ионных жидкостей и органических электролитов [11, 12]. К достоинствам можно отнести низкую температуру электролиза (от 20 °С), однако такие способы характеризуются высокой стоимостью и токсичностью реагентов, повышенными требованиями к используемым реагентам и конструкционным материалам. К настоящему времени данные методы были преимущественно использованы для получения тонких пленок кремния. Нами была проведена серия экспериментов по электроосаждению кремния из систем на основе смесей KCl, CsCl, LiCl с добавками K 2 SiF 6 и SiO 2 при 350-790 °С [13-15]. Благодаря возможности глубокой очистки хлоридов методом зонной перекристаллизации [16], системы могут быть использованы для получения высокочистого кремния. Их недостатком является меньшая комплексообразующая способность кремния, которая может быть повышена за счет увеличения доли CsCl в расплаве. В результате исследований была показана возможность управляемого синтеза осадков кремния различной морфологии: субмикронные волокна произвольной формы, упорядоченные структуры (нити, трубки), дендриты и сплошные тонкие пленки (рисунок). Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 244-248. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 244-248. И И А /И fuJt\ \ 20 щи. г/J і _ 1 1 Ѵу? ■20 -и" - Микрофотографии осадков кремния, полученных при электролизе хлоридных систем Анализ имеющихся работ по тематике проекта указывает на то, что основная их цель заключалась в демонстрации принципиальной возможности получения кремния той или иной структуры по результатам единичных электролизных испытаний, в то время как вопросам воспроизводимости морфологии осадков кремния внимание практически не уделялось. Причиной этого является отсутствие систематических подходов к изучению электроосаждения кремния, включающих определение характера изменения концентрации кремнийсодержащих электроактивных ионов в расплаве наряду с изучением закономерностей электроосаждения кремния. Вследствие этого, в зависимости от состава электролита содержания кремнийсодержащих электроактивных ионов, температуры электролита и условий электролиза разными авторами сообщается о протекании электроосаждения кремния в одну, две и более электродных стадий, скорость которых может определяться диффузией или разрядом кремнийсодержащих электроактивных ионов, химическими реакциями в электролите и фазообразованием. Выводы Выполнен краткий сравнительный анализ существующих способов электролитического получения кремния. Отмечены преимущества и недостатки используемых электролитов на основе расплавленных солей и органических растворителей. Показано, что наибольшее внимание уделено принцпиальной возможности электролитического получения кремния преимущественно из расплавов KCl — KF с добавками © Суздальцев А. В., Гевел Т. А., Парасотченко Ю. А., Павленко О. Б., Жук С. И., Леонова Н. М., Леонова А. М., Горшков Л. В., 2023 246