[发明专利]一种非金属材料的提纯方法

说明书

一种非金属材料的提纯方法，涉及高纯材料的制备领域，特别是通过金属熔体对易挥发性非金属材料进行提纯的方法。包括以下步骤：将气化的非金属材料在高压环境下注入到金属熔体中；降低环境压力，收集从金属熔体中挥发出的气泡，得到提纯后的非金属材料。采用本发明提出的技术方案，可以有效去除非金属材料中的杂质，尤其是去除性质相近的元素，方法简单；可以采用本方法对非金属材料多次提纯，逐步提高材料纯度。

技术领域

本发明涉及高纯材料的制备领域，尤其适用于高纯非金属材料的制备，特别是通过金属熔体对易挥发性非金属材料进行提纯的方法。

背景技术

磷、硫及砷等为重要的半导体原材料，其可以制备磷化铟、磷化镓、砷化镓、二硫化钼等半导体材料，在国民经济中具有重要作用。制造半导体材料对半导体原材料的纯度要求很高，一般要达到99.999%以上。

半导体原材料中一般含有Fe、Ca、Co、Mg、Cr、Cd、Mn、Ni、Cu、Pb、Zn、Al等杂质元素。

以磷为例，在磷的提纯领域，传统的工业制备方法为：粗磷的升华、氯化或水解、精馏、提纯、还原等复杂的工艺，设备复杂，世界上仅有几个国家掌握高纯磷的提纯技术。我国磷资源的储量占世界第二，磷化工产品的产量占世界第一，但是我国磷工业的总体水平与国外尚有较大差距。

另外，磷、硫及砷等元素的性质相近，在要求提纯的单一元素中，其它的元素会以杂质的形式出现，如磷中的硫和砷、硫中的磷和砷、砷中的磷和硫。传统的方法，性质相近的杂质很难去除。

发明内容

本发明的目的是提出一种非金属材料提纯方法，获得更高纯度的材料，尤其是针对半导体材料。

为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种非金属材料的提纯方法，关键在于包括以下步骤：将气化的非金属材料在高压环境下注入到金属熔体中；降低环境压力，收集从金属熔体中挥发出的气泡，得到提纯后的非金属材料。

进一步地，所述非金属材料为制作半导体晶体的易挥发性材料；所述金属为III族低熔点金属；所述非金属材料与所述金属合成后的物质为半导体材料。

进一步地，所述提纯方法包括以下步骤：

步骤A、将金属置于密闭容器中，抽真空至10^-5Pa；

步骤B、密闭容器中充入惰性气体，使密闭容器内的压力高于设计压力；

步骤C、加热金属至设计温度，金属熔化后形成金属熔体；

步骤D、加热非金属材料至气化；

步骤E、将气化的非金属材料注入到金属熔体内；

步骤F、停止对金属的加热；

步骤G、降低密闭容器的压力，同时收集挥发出的气泡；

步骤H、收集挥发出的气泡，直至气泡消失。

进一步地，所述设计温度为T+m，T为该金属与被提纯非金属材料形成的二元化合物的熔点，m的取值范围为10~200K。

所述设计压力为设计温度下，所述金属与非金属形成I%熔体体系的饱和蒸气压。

步骤G中，密闭容器的压力降至所述金属与非金属形成Q%熔体体系的饱和蒸气压。

QI。

原理描述。

在一定的压力下，将气化的非金属材料注入到金属熔体中，气化的非金属材料会扩散到金属熔体中，金属与非金属材料分别以原子状态存在，直至达到该非金属元素的原子在熔体中达到饱和，熔体保持稳定。