GeoSELECT.ru



Химия / Реферат: Молибден (Химия)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Молибден (Химия)



Историческая справка.

Название элемента №42 происходит от латинского слова molybdaena,
которым в средние века обозначали все минералы способные оставлять след на
бумаге: и графит, и галенит Pbs, и даже сам свинец. И ещё минерал, который
сейчас называют молибденитом, или молибденовым блеском. Впоследствии
оказалось, что этот минерал тогда ещё неизвестного элемента №42. Но до
середины 18-го века молибденит и графит не различали, лишь в 1758 г.
известный шведский химик и минералог Аксель Фредерик Кронстедт предположил,
что это самостоятельных вещества, но прошло ещё 20 лет, прежде чем это
сумели доказать на опыте.
Минерал, которым писали, попал в лабораторию другого большого химика,
Карла Вильгельма Шееле. Первое, что он сделал, это исследовал, как на этот
минерал действуют крепкие кислоты. В концентрированной азотной кислоте
минерал растворился, но при этом в колбе выпал белый осадок. Высушив его и
исследовав, Шееле установил, что особая белая земля обладает свойствами
кислотного окисла.
В то время химики ещё не имели чёткого представления о том, что
ангидрид(«кислота-вода») – это соединение элемента с кислородом. Однако
собственный опыт подсказывал учёному: чтобы выделить элемент из «земли»,
нужно прокалить её с чистым углем. Но для этого у Шееле не было подходящей
печи. И он попросил проделать этот опыт другого химика, Гьельма, у которого
такая печь была. Гьельм согласился.
Лишённый чувств зависти, беззаветно преданный науке, Шееле с волнением
ждал результата. И когда опыты завершились получением неизвестного металла,
Шееле написал Гьельму: «Радуюсь, что мы теперь обладаем металлом –
молибденом».
Это было в 1790 г. Новый металл получил имя – чужое имя, потому что
латинское molibdaena происходит от древнегреческого названия свинца –
????????. В этом есть парадокс – трудно найти металлы более несхожие чем
молибден и свинец.
Но металл полученный Шееле и Гьельмом, не был чистым: при прокаливании
с углем трёхокиси молибдена МоО3 невозможно получить чистый Мо, т.к. он
реагирует с углем, образуя карбид.
Уже после смерти обоих первооткрывателей их знаменитый соотечественник
Берцелиус восстановил молибденовый ангидрид не углем, а водородом, получил
чистый молибден, установил его атомный вес и подробно исследовал его
свойства.



Распространение в природе и месторождения молибдена.

Молибден принадлежит к малораспространённым элементам. Среднее
содержание его в земной коре составляет 3*10-4%(по массе). Концентрация
молибдена в рудах незначительна. Эксплуатируются руды, содержащие десятые и
даже сотые доли процента молибдена.
Различают несколько видов молибденовых руд:
1. простые кварцево-молибденовые руды, в которых молибденит залегает в
кварцевых жилах.
2. Кварцево-молибдено-вольфрамитовые руды, содержащие наряду с
молибденитом вольфрамит.
3. Скарновые руды. В рудах этого типа молибденит часто с шеелитом и
некоторыми сульфидами(перит, халькоперит) залегают в кварцевых
жилах, заполняющих трещины в скарнах(окременённых известняках).
4. Медно-молибденовые руды, в которых молибденит сочетается с
сульфидами меди и железа. Это наиболее важный источник получения
молибдена.
Наиболее значительные месторождения молибденовых руд в зарубежных
странах сосредоточены в западной части США, Мексике, Чили, юго-восточной
части Канады, южной Норвегии и восточных штатах Австралии.
В России эксплуатируется ряд месторождений молибденовых руд,
обеспечивающих потребность отечественной промышленности в молибдене( на
Северном Кавказе и Закавказье, Красноярском крае и др. районах).


Производство молибдена.

Все способы получения вольфрама применимы и для получения молибдена.
Трёхокись молибдена может быть восстановлена до металла водородом,
углеродом и углесодержащими газами, а также металлотермическим методом
алюминием и кремнием.
Промышленный способ производства чистого порошкообразного молибдена,
превращаемого затем в компактный металл, состоит в восстановлении трехокиси
молибдена водородом.
Чистую трехокись молибдена, необходимую для производства металла,
получают прокаливанием при 450 – 500?С парамолибдата аммония в муфельных
печах с вращающейся трубой.
При восстановлении трёхокиси молибдена водородом отчётливо выявляются
две стадии восстановления:
МоО3 + Н2 МоО2 + Н2О;
МоО2 + 2Н2 Мо + 2Н2О;
Промежуточные окислы( Мо4О 11 и др.), вероятно, образуются в результате
вторичного взаимодействия между МоО3 и МоО2 .
Реакция первой стадии восстановления экзотермическая:
?Н?298 = -20,3ккал; ?G?= -21,289ккал.
Реакция второй стадии восстановления экзотермическая:
?Н?298 =+25,2ккал.
В соответствии с высокими значениями Кр первую стадию восстановления
проводят при низких температурах 459 - 550?С. вторую стадию вследствие
малых значений Кр при высоких температурах(900 - 1100?С) остроосушённым
водородом.
Восстановление трёхокиси молибдена в производственных условиях ведут в
две или три стадии. Первую стадию( МоО3 МоО2) осуществляют при
подъёме температуры вдоль трубы печи, по которой передвигаются лодочки, от
450 - 650?С, причём образование двуокиси молибдена должно в основном
закончиться до достижения 550?С, так как промежуточный окисел даёт
легкоплавкую эвтектику с МоО3 , плавящуюся при 550 - 600?С. скорость
продвижки лодочек примерно 20 мм/мин. Расход водорода на одну трубу
диаметром 51 мм 0,5 – 0,7мі/час. На второй стадии восстановления(МоО2
Мо) температуру вдоль печи изменяют от 650 - 950?С, причем используется
хорошо осушенный водород росы(-40)ч(-50?С). после второго восстановления
порошки молибдена ещё содержат 0,5 – 1,5% кислорода в зависимости от
скорости продвижения лодочек. Скорость движения лодочек на второй стадии в
2 – 2,5 раза ниже, чем на первой, а расход водорода в 1,5 – 2 раза выше.
Для снижения содержания кислорода обычно применяют дополнительное третье
восстановление при 1000 - 1100?С.
Вместимость лодочек на второй стадии восстановления примерно в 2 раза
выше, а на третьей – в 5 раз выше, чем на первой, что объясняется различием
в насыпной массе МоО3 (0,4 - 0,5г/смі), МоО2 (1 – 1,5 г/смі) и
Мо(~2,5г/смі).
Первую и вторую стадию восстановления ведут в печах с 9 – 11 трубами из
хромоникелевой стали.
При 1000 - 1100?С стойкость труб из хромоникелевой стали и нихромовых
электронагревателей при соприкосновении с воздухом заметно снижается.
Поэтому третье восстановление проводят в трубчатых печах с герметичным
кожухом, заполненных водородом для защиты труб и нагревателей от
окисления.
После третьего восстановления порошки молибдена содержат примерно 0,25
– 0,3% кислорода.
Средний размер частиц порошков молибдена 0,5-2мкм. Они мельче, чем
частицы порошка вольфрама, что объясняется низкой температурой первой
стадии восстановления, при которой окислы заметно не испаряются.
В последнее время для первой стадии восстановления начали применять
барабанные печи непрерывного действия.

Свойства молибдена

По физическим, механическим и химическим свойствам молибден (Мо) близок
вольфраму (W), хотя несколько отличается от него.
Физические свойства Мо приведены ниже.

|Атомный номер |42 |
|атомная масса |95,95 |
|плотность, г/см3 |10,2 |
|тип и период решётки |ОЦК |
| | |
|температура плавления, С |2620 |
|температура кипения, С |4800 |
|температура перехода в сверхпроводящее |0,9-0,98 |
|состояние, К | |
|теплота плавления, кал/г |50 |
|теплота сублимации, кал/г |1620 |
|удельная теплоёмкость(при 20-100град), |0,065 |
|кал/(г*С ) | |
|теплопроводность(при 20град С), |0,35 |
|кал/(см*с*С) | |
|коэффициент расширения(25-700град С) |5,8-6,2*10 |
| | |
|работа выхода электронов, эВ |4,37 |
|сечение захвата тепловых нейтронов, барн|2,6 |
| | |
|модуль упругости для проволоки, кгс/мм2 |28500-30000|

Молибден относится к тугоплавким металлам. Полее высокие точки
плавления имеют только вольфрам, рений и тантал. Среди других физических
свойств молибдена необходимо отметить высокую температуру кипения и
электропроводность (меньше чем у меди, нобольше, чем у железа и никеля) и
сравнительно малый коэффициент линейного расширениия( примерно 30% от коэфф
расширения меди). Твёрдость и предел прочности ниже, чем у вольфрама. Он
легче потдаётся обработке давлением. Механические свойства сильно зависят
от чистоты металла и предшествующей механической и термической его
обработки. Важное свойство молибдена – малое сечение захвата тепловых
нейтронов, что делает возможным его применение в качестве кострукционного
материала в ядерных реакторах.
На воздухе при обычной температуре Мо стоек. Легкое окисление
наблюдается при 400?С. выше 600?С металл быстро окисляется с образованием
МоО3 . пары воды выше 700?С интенсивно окисляют Мо до двуокиси молибдена
МоО2.
С водородом молибден химически не взаимодействует вплоть до плавления.
Однако при нагревании металла во водороде происходит некоторое поглощение
газа с образованием твёрдого растврора.
При обычной температуре молибден стоек в соляной и серных кислотах , но
несколько растворяется при 80 - 100?. Азотная кислота и царская водка
медленно растворяют молибден на холоде и быстро при нагревании.
Металл растворяется в перекиси водорода с образованием пероксо кислот
Н2МоО6 и Н2МоО11.
В плавиковой кислоте молибден устойчив, но в смеси ее с азотной
кислотой быстро растворяется. Хорошим растворителем молибдена служит смесь
пяти объёмов азотной кислоты, трёх объёмов серной кислоты, и двух объёмов
воды. Эта смесь используется для растворения молибденовых кернов после
навивки вольфрамовых спиралей.
В холодных растворах щелочей молибден стоек, но несколько разъедается
горячими растворами. Металл интенсивно окисляется расплавленными щелочами,
особенно в присутствии окислителей, образуя соли молибденовой кислоты.



Министерство Высшего Профессионального Образования Российской Федерации


УГАТУ



Кафедра Химии



Контролируемая самостоятельная работа студента



Выполнил: Мистер Икс
ЛП-1**
Проверил: Беляева Л.С.



Уфа – 200*




Реферат на тему: Монокристаллический кремень

Введение

Основной объем монокристаллического кремния (80-90%) потребляемого
электронной промышленно-
стью, выращиваеться по методу Чохральского.
Фактически весь кремний,используемый для произво-
дства интегральных схем,производиться этим методом.
Кристаллы выращенные этим методом обычно не содержат краевых дислокаций,но
могут включать
небольшие дислокационные петли,образующиеся при
конденсации избыточных точечных дефектов.
Кристаллический рост заключаеться в фазовом переходе из жидкого состояния в
твердую фазу.
Применительно к кремнию этот процесс может быть охарактеризован как
однокомпонентная ростовая система жидкость-твердое тело.
[pic]
Рост кристаллов по методу Чохральского заключаеться
в затвердевании атомов жидкой фазы на границе раздела
Скорость роста определяеться числом мест на поверхности растущего кристалла
для присоединения
атомов,поступающих из жидкой фазы,и особенностями
теплопереноса на границе раздела фаз.Скорость вытягивания оказывает влияние
на форму границы раздела фаз между растущим кристаллом и расплавом,
которая являеться функцией радиального градиента
температуры и условий охлаждения боковой поверхности растущего кристалла.

Оборудование для роста кристаллов.
Установка для выращивания кристаллов представлена на
рисунке 2,и включает в себя 4 основных узла:
[pic]
1.Печь в которую входят тигель,контейнер,
механизм вращения,нагреватель,источник пита-
ния и камера.
2.Механизм вытягивания кристалла содержащий
стержень,или цепь с затравкой,механизм вращения
затравки и устройство для зажима затравки.
3.Устойство для управления составом атмосферы,
состоящее из газовых источников,расходомеров,
системы продувки и вакуумной системы.
4.Блок управления,в который входят микропроцессор,датчики и устройства
вывода.

Тигель является наиболее важным элементом
ростовой системы.Так как тигель содержит расплав,его материал должен быть
химически инертен по отношению к расплавленному кремнию.
Это основное требование при выборе материала
тигля,так как электрические свойства кремния чувствительны даже к таким
уровням примеси,
как 10(-7)ат.%.Кроме того,материал тигля должен
иметь высокую температуру плавления,обладать
термической стабильностью и прочностью.
Также он должен быть недорогим или обладать способностью к многократному
использованию.
К сожалению,расплавленный кремний растворяет
почти все используемые материалы (например
карбиды тугоплавких металлов TiC или TaC,тем
самым способствуя слишком высокому уровню
металлических примесей в растущем монокристалле.Тигли из карбида кремния
также
неприемлимы.Несмотря на то что углерод
являеться электрически нейтральной примесью в
кремнии,вырастить высококачественные монокристаллы кремния из
расплавов,насыщенных
углеродом,не удаеться.
Отношение диаметра тигля к его высоте в больших
установках =1 или немного превышает это значение
Обычно диаметр тигля равен 25,30 или 35 см.для
объема загрузки 12,20 и 30 кг. соответственно.
Толщина стенок тигля равна 0.25см,однако кварц
недостаточно тверд,чтобы использовать его в качестве контейнера для
механической поддержки расплава.После охлаждения несоответствие термических
коэффициентов линейного расширения
между оставшимися в тигле кремнием и кварцом
приводит к растрескиванию тигля.
Возможность использования нитрида кремния в ка-
честве материала для тиглей была продемонстрирована при осаждении нитрида
из
парогазовых смесей на стенки обычного тигля.
Контейнер используеться для поддержки кварце-
вого тигля .В качестве материала для контейнера
служит графит,поскольку он обладает хорошими
высокотемпературными свойствами.Обычно используют сверхчистый
графит.Высокая степень чистоты необходима для предотвращения загрязнения
кристалла,примесями,которые выделяються из графита при высоких температурах
процесса .Контейнер устанавливают
на пьедестал,вал которого соединен с двигателем,
обеспечивающим вращение.Все устройство можно
поднимать или опускать для поддержания уровня
расплава в одной фиксированной точке,что необходимо для автоматического
контроля диаметра растущего слитка.
Камера высокотемпературного узла установки
должна соответствовать определенным требованиям.Прежде всего она должна
обеспечивать
легкий доступ к деталям узла для облегчения
загрузки и очистки.Высокотемпературный узел
должен быть тщательно герметизирован,дабы
предотвратить загрязнение системы из атмосферы
Кроме того,должны быть предусмотрены специальные устройства,предотвращяющие
нагрев
любого узла камеры до температуры,при которой
давление паров ее материала может привести к загрязнению кристалла.Как
правило,наиболее сильно
нагреваемые детали камеры имеют водяное охлаждение,а между нагревателем и
стенками камеры устанавливают тепловые экраны.
Для расплавления материала загрузки используют главным образом
высокочастотный индукционный или резистивный нагрев.Индукционный нагрев
применяют при малом объеме загрузки,а резистивный-исключительно в больших
ростовых
установках.Резистивные нагреватели при уровне мощности порядка нескольких
десятков киловатт
обычно меньше по размеру,дешевле,легче в изготовлении и более
эффективны.Они представляют собой графитовый нагреватель
,соединенный с источником постоянного напряжения.

Механизм вытягивания кристалла.
Механизм вытягивания кристалла должен с минима-
льной вибрацией и высокой точностью обеспечить
реализацию двух параметров процесса роста:
-скорости вытягивания;
-скорости вращения кристалла.
Затравочный кристалл изготавливаеться с точной
(в пределах установленного допуска)ориентацией,
поэтому держатель затравки и механизм вытягивания должны постоянно
удерживать его
перпендикулярно поверхности расплава.
Направляющие винты часто используються для
подъема и вращения слитка. Этот метод позво-
ляет безошибочно центрировать кристалл отно-
сительно тигля , однако при выращивании слитков
большой длины может оказаться необходимой
слишком большая высота установки.Поэтому,
когда поддержание необходимой точности при вы-
ращивании длинных слитков не обеспечиваеться
винтовым устройством,приходиться применять многожильные тросы.В этом случае
центровка
положения монокристалла и тигля затруднена.
Более того,в процессе наматывания троса возможно
возникновение маятникого эффекта.Тем не менее
применение тросов обеспечивает плавное вытя-
гивание слитка из расплавава , а при условии их
наматывания на барабан высота установок значительно уменьшаеться. Кристалл
выходит из
высокотемпературной зоны через систему продувки
,где газовый поток-в случае если выращивание про-
изводиться в газовой атмосфере-движеться вдоль
поверхности слитка,приводя к его охлаждению.
Из системы продувки слиток попадает в верхнюю
камеру,которая обычно отделена от высокотемпературной зоны изолирующим
клапаном.



Устройство для управления составом атмосферы.

Рост монокристалла по методу Чохральского должен
проводиться в инертной среде или вакууме,что вызвано следующими причинами:
1) Нагретые графитовые узлы должны быть
защищены от воздействия кислорода для
предотвращения эррозии;
2) Газовая атмосфера не должна вступать в
химическую реакцию с расплавом кремния.
Выращивание кристаллов в вакууме удовлетворяет указанным требованиям и ,
кроме того, имеет ряд
преимуществ,в частности ,способствует удалению
из системы моноокиси кремния, тем самым предо-
твращаяет ее осаждение на стенках камеры.При
выращивании в газовой атмосфере чаще всего используют инертные газы :аргон
и гелий.
Инертные газы могот находиться при атмосферном или пониженном давлении.В
промышленных производстве для этих целей используются аргон
что объясняеться его низкой стоимостью.
Оптимальный расход газа составляет 1500л на 1кг
выращенного кремния.Аргон поступает в камеру при
испарении из жидкого источника и должен соответствовать требованиям высокой
чистоты
в отношении содержания влаги,углеводородов,
и других примесей.



Блок управления.

Блок управления может включать в себя разные
приборы.Он предназначен для контроля и
управления такими параметрами процесса,как
температура,диаметр кристалла,скорость вытягивания и скорость
вращения.Контроль
может проводиться по замкнутому или разомкнутому
контуру.Параметры,включающие
скорости вытягивания и вращения,имеют большую
скорость отклика и чаще всего контролируються
по принципу замкнутого контура с обратной связью.
Большая тепловая масса обычно не требует
кратковременного контроля температуры.Например
для контроля диаметра растущего кристалла ин-
фракрасный датчик температуры может быть сфокусирован на границе раздела
фаз расплав-
монокристалл и использован для определения температуры мениска.Выход
датчика связан с
механизмом вытягивающего устройства и контро-
лирует диаметр слитка путем изменения скорости вытягивания.Наиболее
перспективными управляющими являються цифровые микропроцессорные
системы.Они позволяют уменьшить непосредственное участие оператора в
процессе выращивания и дают возможность
организовать програмное управление многими этапами технологического
процесса.



Схема установки для выращивания кристаллов.
[pic]
1.затравочный шток 2.верхний кожух 3.изолирующий клапан
4.газовый вход 5.держатель затравки и затравка 6.камера
высокотемпературной зоны 7.расплав 8.тигель 9.выхлоп
10.вакуумный насос 11.устройство вращения и подъема тигля
12.система контроля и источник энергии 13.датчик температуры
14.пьедестал 15.нагреватель 16.изоляция 17.труба для продувки
18.смотровое окно 19.датчик для контроля диаметра растущего
слитка.



Список литературы:
1.Технология СБИС
под редакцией С.ЗИ.,МОСКВА”МИР”1986
2.Оборудование полупроводникового производства
Блинов,Кожитов,”МАШИНОСТРОЕНИЕ”1986



Учебно-исследовательская работа на тему :
“Выращивание монокристаллов методом
Чохральского”



ст.пр. Каменев А.Б.
студ.гр.Э-92 Васильев А.Е.



Москва,1996




Новинки рефератов ::

Реферат: Обычаи и традиции англо-говорящих стран (Иностранные языки)


Реферат: Экспериментальное исследование (Педагогика)


Реферат: Украинская православная церковь (Религия)


Реферат: Контроль і ревізія (Бухгалтерский учет)


Реферат: Затраты на производство и реализацию продукции (Финансы)


Реферат: Решение задачи Дирихле для уравнения Лапласа методом сеток (Математика)


Реферат: Видеоадаптеры (Программирование)


Реферат: Разрушенные храмы России (История)


Реферат: Статистика компьютерного рынка 2001-2002 (Статистика)


Реферат: Наследование по завещанию (Гражданское право и процесс)


Реферат: Залог Неустойка (Гражданское право и процесс)


Реферат: Иконопись и иконы на Руси (Искусство и культура)


Реферат: Страхование как экономическая категория (Страхование)


Реферат: Оборотные средства предприятия и пути ускорения их оборачиваемости (Бухгалтерский учет)


Реферат: Невербальные средства общения (Психология)


Реферат: Возникновение водоворота (Физика)


Реферат: Использование различных методов обучения с целью активизации познавательной деятельности на уроках технологии (Педагогика)


Реферат: Голда Меир - женщина у власти в Израиле (Государство и право)


Реферат: Анализ заработной платы на предприятии (Бухгалтерский учет)


Реферат: Реформы Б.Н. Ельцина (История)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист