Silicium aus Sand

Der erste Schritt zum Silicon - Silicium aus Sand

Im Labormaßstab kann man Silicium aus einem Gemisch von Sand und Magnesiumpulver gewinnen, das mittels einer Zündkirsche gezündet wird:

SiO₂(s) + 2 Mg (s) ® Si (s) +2 MgO (s) DH°_R = -342 kJ/mol

Für die großtechnische Herstellung von Silicium aus Sand wählt man ein billigeres Reduktionsmittel - Kohlenstoff (Koks). Das so genannte elektrothermische Verfahren wird in riesigen Öfen durchgeführt, wobei folgende endotherme Reaktion abläuft:

SiO₂(s) + 2 C (s) ® Si (s) + 2 CO (g) DH°_R = + 695 kJ/mol

In der Skizze ist die Herstellung von Silicium nach dem elektrothermischen Verfahren dargestellt.

Pro kg Silicium beträgt dabei der Verbrauch an elektrischer Energie 14 kWh.

Bei dem flüssigen Produkt handelt es sich zum größten Teil um Siliciumcarbid SiC. Durch Zugabe von Eisen kann die Carbidbildung unterdrückt werden. Dadurch erhält man Silicium-Eisen-Legierungen.

Die größtmögliche Reinheit an Rohsilicium beträgt nach diesem Verfahren 98 %. Für eine Weiterverarbeitung zu Siliconen ist dies ausreichend.

Den hohen Reinheitsanforderungen für die Chipindustrie von 99,9999999 % entspricht das Rohsilicium bei weitem nicht!