概述^[1]

一氧化硅是一種寬帶隙半導(dǎo)體光學(xué)材料，廣泛用于真空鍍膜；D-T核反應(yīng)絕對截面量囚禁放射性氘的氣體靶窗；激光增透膜和反射膜；無線電元件、玻璃、塑料和紙類等基體的保護(hù)膜、絕緣膜，及裝飾膜的原料．由于SiO的生產(chǎn)條件苛刻，而多限于實(shí)驗(yàn)室制備，不能滿足市場需要。

制備方法

制備流程為原料—純化—配料—預(yù)制反應(yīng)物成形—進(jìn)料—加熱抽真空—反應(yīng)—冷卻—出樣—產(chǎn)品。制備條件為采用汽化沉積法．其反應(yīng)式為：SiO2＋Si→2SiO．根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，化學(xué)反應(yīng)條件為：壓力不小于0．075Pa，溫度1250℃～1340℃，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)，用金屬鉬為材料制作反應(yīng)加熱器和接收器，并在其中收集產(chǎn)品．我們在批量生產(chǎn)過程中，用金屬鎳代替昂貴、脆性的鉬作內(nèi)層反應(yīng)容器，采用低真空條件，并在反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間上進(jìn)行了合理調(diào)試．在原料反應(yīng)之前抽氣和加溫同時(shí)進(jìn)行，通過控制擴(kuò)散泵的工作狀態(tài)調(diào)整真空度，當(dāng)達(dá)到化學(xué)反應(yīng)溫度時(shí)，反應(yīng)壓力只需控制在10Pa左右，且穩(wěn)定至反應(yīng)結(jié)束．于降溫過程停止抽氣后維持真空狀態(tài)直到取出產(chǎn)品時(shí)放氣．化學(xué)反應(yīng)溫度控制1360℃以內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間不少于5小時(shí)。

高純一氧化硅的提取方法^[2]

高純一氧化硅的提取方法主要包括高純二氧化硅的提取、高純硅粉制取、合成一氧化硅。部分高純二氧化硅的提取的工藝流程如下圖所示。

具體操作步驟為（1）原料提純，將化學(xué)純 正硅酸乙酯加到裝有重齒型分餾柱及冷凝管的密封式電熱不銹鋼反應(yīng)鍋中，進(jìn)行高效精餾， 收集160-168℃的餾分，裝桶備用。

（2）氨解，將25公斤經(jīng)過精餾過的正硅酸乙酯置于50升的瓷缸內(nèi)或相同容積的塑料桶內(nèi)，加化學(xué)純的氨水12.5公斤（正硅酸乙酯：氨水=-2：1），混合后加熱，開啟電動(dòng)攪拌器充分?jǐn)嚢?，反?yīng)時(shí)間最短為20分鐘，最長為1小時(shí)。反應(yīng)物由混濁到稠狀，最后 把溶液煮至沸騰，停止攪拌，沉淀物靜置過夜。

（3）離心、煮洗，將靜置過夜的沉淀物濾入鋪有府綢的離心袋中，等除去大部分濾液后再離心甩干，然后把沉淀物移入反應(yīng)鍋內(nèi)用熱的電導(dǎo)水煮沸，讓氨充分逸出，煮洗一定時(shí)間后，再次離心甩干沉淀物。

（4）烘干，將上述甩干的硅酸沉淀物，放入烘干箱內(nèi)，于80-90℃烘2-3 天，容器3000毫升瓷柑渦。

（5）灼燒，將洪干的硅酸沉淀物，放入圓形爐內(nèi)，將溫度升于約900℃ (直接升溫)灼燒8小時(shí)。然后進(jìn)行冷卻，次日取出成品。成品經(jīng)分析為99.99%。第二部分是高純硅粉制取，具體為稱取99%以上純度的硅粉1.5公斤，置于加5000毫升燒杯或燒瓶中，加入約4公斤分析純鹽酸，浸沒硅粉，攪拌均勻后將燒杯移于甘油浴中，加熱，并保持燒杯內(nèi)有小泡發(fā)生，加熱5小時(shí)， 靜置過夜。 第二天用砂芯漏斗抽濾并用熱電導(dǎo)水淋洗，抽干，直到洗淋下來的濾液近無色為止。再加入1.5公斤鹽酸和500毫升硝酸，按上法加熱，抽濾，洗滌，然后再用鹽酸反復(fù)處理數(shù)次，最后一次用沸電導(dǎo)水清洗到中性，抽干。移至300毫升坩堝中，送入馬弗爐內(nèi)于700℃下灼燒小時(shí)。 冷卻取出即得高純度硅粉。

最后一步為合成一氧化硅，工藝流程如下圖所示。

首先是配料；將灼燒好的二氧化硅及化學(xué)處理過的硅粉以公比例混合均勻，用100目篩子過篩后備用。其次是裝料；取一根長為200毫米，直徑為5毫米的石英管，一端用鉬片封閉，將配好的混合料裝入壓緊，裝到離管口約40毫米為宜，并用長約200-250毫米圓形鑰片筒密切銜接另一端，以備收集升華出來的一氧化硅之用，再取一根長為 1米，直徑50毫米的剛玉外管。 其外管 的大小可視硅碳爐大小而定，中段置于硅碳爐腔中部，將配好料的石英管放入剛玉管中段，剛玉管一端用橡皮塞封閉橡皮塞中間打一個(gè)小洞，并嵌以玻璃片封閉，以便作反應(yīng)情況的觀察。 管外用滴水冷卻 , 另一端塞以裝玻璃導(dǎo)氣管的橡皮塞以備真空之用。最后為加熱；反應(yīng)加熱之前，以30升/分的真空泵抽氣15分鐘后在不停泵的情況下加熱，用調(diào)壓器慢慢升溫，在約4小時(shí) 內(nèi)溫度從室溫升至1340℃，并保持一小時(shí)，停止加熱，自然冷卻到 800℃或 800℃以下，關(guān)閉真空泵，停止抽氣管內(nèi)保持真空狀態(tài)自然冷卻到次日取出成品。 取成品時(shí)，將真空閥慢慢打開，放進(jìn)空氣，然后打開二端的橡皮塞，玻璃棒將石英管連同錮筒一齊推出，取下鉬筒并稍稍剝下，一氧化硅自行脫落，再將具有光澤的黑色的一氧化硅取出， 放在研缽中研碎，即得成品。

一氧化硅電致激發(fā)光譜理論研究^[3]

采用含時(shí)密度泛函(Time- dependent density functional theory)TDDFT/6-311++g(d,p)方法研究了一氧化硅分子能量最低的10個(gè)單重激發(fā)態(tài)的激發(fā)波長和躍遷振子強(qiáng)度等激發(fā)光譜參數(shù).同時(shí) 利用原子與分子物理相關(guān)理論分析了外電場對一氧化硅分子激發(fā)光譜的影響規(guī)律.得到的結(jié)論是,隨外電場強(qiáng)度增強(qiáng),一氧化硅分子激發(fā)態(tài)躍遷光譜向可見光區(qū)域發(fā) 生紅移.該結(jié)果為通過外電場調(diào)制材料發(fā)光特性提供了理論支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 周繼萌, 張坐奎. 一氧化硅制備的研究[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2000, 37(1):115-117.

[2] 陳鴻彬, 徐純良. 高純一氧化硅的制備與提純[J]. 化學(xué)世界, 1993(11):533-536.

[3] 一氧化硅電致激發(fā)光譜理論研究[J]. 原子與分子物理學(xué)報(bào), 2013, 30(1):000009-13.