Optimization of Reaction Conditions in a Fluidized-Bed for Silane Pyrolysis

• Published in: Canadian journal of chemical engineering Vol. 82; no. 3; pp. 520 - 529
• Main Authors: Tejero-Ezpeleta, Maria P., Buchholz, Sigurd, Mleczko, Leslaw
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Hoboken Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company 01-06-2004; Wiley
• Subjects: Applied sciences; Chemical engineering; Exact sciences and technology; Fluidization; fluidized bed; Hydrodynamics of contact apparatus; polycrystalline silicon; Reactors; silane; Fluidized bed reactor; Pyrolysis; Temperature effect; Laboratory scale; Hydrodynamics; Fluidization; Chemical vapor deposition; Optimization; Dust; Partial pressure; Production; Kinetics; High purity; Fluidized bed
• ISSN: 0008-4034; 1939-019X
• DOI: 10.1002/cjce.5450820313

The fluidized‐bed chemical vapor deposition (CVD) process for polycrystalline silicon production is considered to be the most attractive alternative to the conventional bell‐jar process. In order to obtain stable operation, high space‐time‐yields and high purity of the product several obstacles have to be eliminated. Reaction conditions must be optimized to avoid the homogeneous decomposition of silane and minimize silicon dust formation. The effect of temperature, silane partial pressure, gas velocity and the size of bed particles has to be identified. These dependencies and the interaction between hydrodynamics and kinetics of homogeneous and heterogeneous CVD‐reactions were studied in a laboratory‐scale fluidized‐bed reactor.
Le procédé de production de silicone polycristallin par déposition de vapeur chimique en lit fluidisé (CVD) est considéré comme la méthode la plus intéressante par rapport au procédé à fiole en cloche classique. Plusieurs obstacles doivent être supprimés afin d'obtenir un fonctionnement stable, des rendements en temps et en espace élevés et une pureté de produit élevée. Les conditions de réaction doivent être optimisées pour éviter la décomposition homogène du silane et minimiser la formation de poussières de silicone. L'effet de la température, de la pression partielle du silane, de la vitesse de gaz et de la taille des particules de lit doit être déterminé. Ces dépendances et l'interaction entre l'hydrodynamique et la cinétique des réactions en CVD homogène et hétérogène ont été étudiées dans un réacteur à lit fluidisé à l'échelle du laboratoire.