Analytik
 

Die Analyse von Siliziumrohstoffen erfordert Erfahrung und Augenmaß sowie den Einsatz von teils speziellen Geräten. Daher arbeiten wir eng mit wissenschaftlichen Partnern zusammen. JPM Silicon ist nicht nur Rohstofflieferant, sondern auch Technologieentwickler. Das damit verbundene Knowhow in der Siliziumanalytik geben wir hier weiter. Mit unserem Analytik-Shop* bieten wir Ihnen gängige Analysemethoden rund um die Siliziumanalytik auf Mausklick. 

*Registrierung erforderlich

Unser Angebot.
20210625_094554614_iOS.png

Chemische Qualität (ICP-MS/ICP-OES/LIBS)

Vor allem Solarzellen und Halbleiterbauelemente benötigen hochreines Silizium. Auf der Suche nach winzigen Verunreinigungen helfen die Methoden der Elementanalytik. Je nach Anforderung bieten die verschiedenen Methoden unterschiedliche Genauigkeiten von wenigen ppb bis in den %-Bereich.

20210628_092527925_iOS.png

Sauerstoff & Kohlenstoff (IGA)

Silizium ist ein bindungsfreudiges Element und kommt daher in der Natur auch nur als chemische Verbindung vor. In der Industrie finden sich im metallurgischen Silizium häufig Sauerstoff in Form von Siliziumdioxid (SiO2) oder Kohlenstoff als Siliziumcarbid (SiC). Die IGA erlaubt es, beide Gehalte zu bestimmen, liefert jedoch noch keine Aussage, ob wirklich Siliziumverbindungen vorliegen. Dennoch reicht dies bei bekannter Zusammensetzung häufig für eine gute Abschätzung des Oxid- bzw. Carbidgehalts.  

Silizium Lupe.png

Phasenzusammensetzung (XRD)

Die Elementaranalytik liefert noch keine Aussage zu den chemischen Verbindungen. Dabei kann Silizium z.B. als metallisches Silizium oder auch in gebundener Form als Siliziumdioxid (SiO2) oder Siliciumcarbid (SiC) vorliegen. In der Folge verhält sich der Rohstoff in metallurgischen Anwendungen unterschiedlich.

Chemische Analyse

ICP-MS

Nachweisgrenze: ppb (≙ 0,0000001%) 

Einsatzzwecke: Halbleiter, Solar

Elemente: Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si (Matrix), P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni Cu, Zn, Ga, As, Sr, Y, Zr, Mo, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, W, Pt, Au, Hg, Ti, Pb, Bi

 

Die ICP-MS (eng. inductively coupled plasma mass spectrometry) ist die Königsklasse der Elementanalytik mit einer Nachweisgrenze bis teilweise unter 1 ppb. Proben werden nasschemisch aufgeschlossen, im Plasma verdampft und ionisiert. Unterschiede im Masse-zu-Ladungs-Verhältnis führen beim Durchgang durch ein Magnetfeld zu einer elementspezifischen Ablenkung, was eine quantitative Auswertung ermöglicht. Die Methode wird insbesondere für hochreine Rohstoffe im Bereich der Halbleiterfertigung und Mikroelektronik genutzt. 

20210917_080204062_iOS.png

ICP-OES

Nachweisgrenze: ppm (≙ 0,0001%) 

Einsatzzwecke: Solar, Batterie, Keramik 

Elemente: Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si (Matrix), P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni Cu, Zn, Ga, As, Sr, Y, Zr, Mo, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, W, Pt, Au, Hg, Ti, Pb, Bi

 

Die ICP-OES (engl. inductively coupled plasma optical emission spectrometry) ist etwas weniger sensitiv als die ICP-MS, jedoch auch weniger aufwendig in der Durchführung. Proben werden nasschemisch aufgeschlossen, vernebelt und ebenso einem Plasma (ICP) zugeführt. Das dabei freigesetzte Licht ist elementtypisch und wird über ein Spektrometer gemessen und ausgewertet. Einsatzfelder sind z.B. Silizium-Rohstoffe in der Solarindustrie, Batterietechnik oder auch Spezialkeramiken.  

20210917_075437389_iOS.png

LIBS

Nachweisgrenze: ca. 0,1% 

Einsatzwecke: Metallurgie, Keramik 

Elemente: H, Li, Na, B, F, Na, Mg, Al, Si (Matrix), K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu

 

Ähnlich der ICP-OES wird auch bei der LIBS (engl. laser-induced breakdown spectroscopy) das elementtypische Emissionsspektrum gemessen und ausgewertet. Dabei wird die Probe jedoch nicht vollständig verdampft, sondern lediglich partiell durch Laserstrahlung. Damit eignet sich das Verfahren vor allem für die schnelle Detektion und Mehrfachmessungen wie bspw. bei Stichproben oder der Kartierung von Oberflächen.  Eine quantitative Auswertung ist möglich, aber mit einer aufwendigen Methodenentwicklung verbunden. Die LIBS spielt ihre Stärken dann bei den Mehrfachmessungen aus, welche grundsätzlich auch inline durchgeführt werden können. 

 
Sauerstoff & Kohlenstoff
20210628_092527925_iOS.png

IGA

Nachweisgrenze: ppm (≙ 0,0001%) 

Einsatzzwecke: Solar, Keramik, Metallurgie

Elemente: C, O, H, N, S

 

Bei der IGA (engl. Instrumental Gas Analysis) wird die Probe erhitzt, so dass leichte Elemente in die Gasphase übergehen. Die Analyse der Gasphase erlaubt dann eine Aussage zum Gehalt der leichtflüchtige Elemente in der Ausgangsprobe. Anders als aber z.B. bei der XRD kann damit jedoch noch keine Aussage zu den jeweiligen chemischen Verbindungen getroffen werden. Lediglich der Absolutgehalt der Elemente wird bestimmt. Rückschlüsse z.B. auf den Oxidgehalt in einer Probe sind unter Umständen jedoch möglich. Gerade in der Metallurgie spielt der Oxid- und Carbid-Gehalt eine Rolle für Schmelz- und Legierungsprozesse.

 
Phasenzusammensetzung
Silizium Lupe.png

XRD (mittels Rietveld-Auswertung)

Nachweisgrenze: ca. 0,1- 1%

Einsatzzwecke: Metallurgie, Keramik

Elemente/Verbindungen: Si, SiO2, C, SiC und weitere kristalline Phasen.

 

Bei der XRD (engl. X-ray Diffraction) wird das zu untersuchende Material mittels Röntgenstrahlung beschossen und das für die jeweiligen Phasen typische Muster aus Beugungswinkel und Intensität gemessen. Mittels der sog. Rietveld-Methode lassen sich die Ergebnisse auch in quantitative Aussagen überführen. Durch die Überlagerung der gemessenen Peaks sind jedoch nicht immer alle Aussagen zur genauen Zusammensetzung möglich. Ein Beispiel ist die Überlagung von Graphit (C) und Quarz (SiO2).

 
Partner und Labore

Alle unserer Partnerlabore verfügen über die jeweilige Akkreditierung und Standards. Unseren Kunden bieten wir eine Auswahl an verschiedenen Optionen von der kostengünstigen Basisanalyse bis zum Expressauftrag innerhalb von 2-4 Werktagen.