[发明专利]利用离子液体低温电解SiO2制取高纯硅薄膜的方法

权利要求书

1.一种利用离子液体低温电解SiO₂制取高纯硅薄膜的方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）准备电解质的原料，电解质的原料为氟化咪唑离子液体、冰晶石、氢氟酸溶液和二氧化硅，其中氟化咪唑离子液体占电解质总质量的94.5~99%，冰晶石占电解质总质量的0.5~1.5%，二氧化硅占电解质总质量的0.5~2%，氢氟酸溶液占电解质总质量的0~2%；所述的氟化咪唑离子液体为1,3-二甲基氟化咪唑、1-乙基-3-甲基氟化咪唑、1-丙基-3-甲基氟化咪唑或1-丁基-3-甲基氟化咪唑；所述的氢氟酸溶液的质量浓度为50%；所述的冰晶石为Na₃AlF₆；

（2）向电解槽通入惰性气体排出其中的空气和水蒸气，然后将氟化咪唑离子液体加入到电解槽中，再加入冰晶石、氢氟酸溶液和二氧化硅，在电解槽内混合形成电解质，在惰性气体流通和搅拌条件下，控制电解质温度在20~100℃，对电解槽内的工作电极和对电极施加电流电解二氧化硅，控制工作电极的电流密度为20~100mA/cm²；

（3）电解过程中，每5~15min向电解槽内补加二氧化硅，控制电解槽中二氧化硅占电解质总质量的0.5~2%；

（4）随着电解的进行，硅沉积在工作电极表面形成硅膜，每隔1~2h更换工作电极；

（5）将更换下来的工作电极表面的硅膜剥落，用有机溶剂清洗，烘干去除有机溶剂后获得高纯硅薄膜。

2.根据权利要求1所述的利用离子液体低温电解SiO₂制取高纯硅薄膜的方法，其特征在于步骤（3）中，二氧化硅的单位时间加入量按下式计算：

（1）

式中，m为每秒钟加入二氧化硅的质量，单位为g；M_o为二氧化硅的摩尔质量，取60g/mol；S为工作电极的面积，单位为cm²；i为工作电极的电流密度，单位为mA/cm²；n为转移电子数，该反应的电子转移数为4；F为法拉第常数，取96485C/mol。

3.根据权利要求1所述的利用离子液体低温电解SiO₂制取高纯硅薄膜的方法，其特征在于获得的高纯硅薄膜的纯度≥99.995%，厚度在40~160μm。

4.根据权利要求1所述的利用离子液体低温电解SiO₂制取高纯硅薄膜的方法，其特征在于硅的回收率为95.5~99.0%。

5.根据权利要求1所述的利用离子液体低温电解SiO₂制取高纯硅薄膜的方法，其特征在于所述的冰晶石纯度≥99.995%，粒度为300~400目；所述的二氧化硅纯度≥99.995%；粒度为300~400目。