Электрические методы разделения и очистки

Из этих методов для очистки полупроводников наиболее широко применяются очистка электролизом, анодным растворением и электродиализмом.
Все эти методы осуществляются путем проведения окислительно-восстановительных реакций на погружаемых в электролит электродах при прохождении через электролит электрического тока.


При очистке веществ электролизом исходный материал загружается в электролит в виде анодов, которые в процессе электролиза растворяются, и очищенный материал собирается на катодах. Окислительно-восстановительные электрохимические реакции можно представить следующей схемой. На поверхности анода протекает реакция оксидирования   с переходом иона вещества А+n в раствор и электрона е по замкнутой внешней цепи на катод. На катоде идет реакция восстановления  , в результате которой происходит выделение вещества А на катоде. В этом случае примесь должна оставаться в электролите.


В зависимости от электрической активности примеси возможно высаживание примеси на катоде  , в этом случае очищаемый материал остается в электролите и выделяется дополнительной химической реакцией. Такое разделение называется анодное растворение или рафинирование.

Глубокую очистку при электролизе можно получить путем тщательного отделения анодного и катодного пространства от средней части электролитической ванны. Такое отделение осуществляют с помощью полупроницаемых перегородок (мембран), избирательно пропускающих к аноду и катоду только определенные типы ионов. При наложении электрического поля диффузия ионов через полупроницаемые перегородки ускоряется, что увеличивает скорость и степень очистки средней камеры ванны. Эту разновидность электролиза называют электродиализом. При электродиализме в среднюю камеру загружают суспензию очищаемого вещества (как правило, слабо диссоциирующего) в воде, а в боковые - чистую воду и электроды. При приложении разности потенциалов к положительно заряженному электроду из средней камеры ванны через мембрану проникают анионы примесей, а к отрицательно заряженному - катионы примесей. По мере накопления их в боковых камерах растворы сливают, а камеры вновь заполняют чистой водой. Это способствует более быстрому удалению примесей электролитов из средней камеры, а также предотвращает процесс обратной диффузии примесей по мере накопления их в боковых камерах.