Chemische Transportreaktionen. III. Über den Transport von Silicium im Temperaturgefälle unter Mitwirkung der Silicium(II)‐halogenide und über die Druckabhängigkeit der Transportrichtung

Präparative Versuche zum Siliciumtransport mit Hilfe der gasförmigen Dihalogenide SiCl 2 , SiBr 2 , SiJ 2 werden beschrieben. Das Silicium wandert mit dem Chlorid und dem Bromid von höherer zu niedrigerer Temperatur. Im Jodidsystem ist die Transportrichtung dagegen druckabhängig: Silicium wird bei kleinen Drucken zur heißen, bei größeren Drucken aber zur kälteren Zone transportiert. Zur Aufklärung dieser Transportumkehr wurden Gleichgewichtsmessungen durchgeführt. Sie lieferten Interpolationsformeln für die Temperaturabhängigkeit der Reaktionen\documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$$ {\rm (a)}\quad {\rm SiJ_4g} ={\rm SiJ_2g + 2 J_g}$$ $${\rm (b)}\quad {\rm Si_f + 4 J_g} ={\rm SiJ_4g}$$ $${\rm (c)}\quad {\rm Si_f + SiJ_4g} ={\rm 2\, SiJ_2g}. $$\end{document} Die Transportumkehr kommt durch das Zusammenspiel der exothermen Reaktion (b) mit der endothermen Reaktion (c) zustande. Die Angaben über die Gleichgewichte und die Modellvorstellung, nach der der Transporteffekt mit der Diffusion zwischen zwei Gleichgewichtsräumen gedeutet werden kann, gestatten die Berechnung der Transportumkehr‐Bedingung im System Si/J. Das Ergebnis dieser Berechnung stimmt mit den Experimenten überein. Strömungsversuche, bei denen ein SiJ 4 ‐Argon‐Gemisch eine Glühzone passierte, ergaben, daß zu jeder Temperatur ein „kritischer SiJ 4 ‐Zersetzungsdruck” gehört, der unterschritten werden muß, wenn sich Silicium abscheiden soll. Bei größeren Drucken geht der SiJ 4 ‐Zerfall nur bis zum SiJ 2 [Gl. (a)] und die Zerfallsprodukte SiJ 2 , J 2 , J vereinigen sich beim Abkühlen wieder zu SiJ 4 . Der „kritische Zersetzungsdruck” entspricht einem Gleichgewichtszustand und ist für jede vorgegebene Temperatur berechenbar. Die Untersuchung ergibt verschiedene Wege zur Reinigung von Silicium.