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Rainer Josef Lehnen

• Die Hydrochlorierung von metallurgischem Silizium mit Siliziumtetrachlorid und Wasserstoff stellt einen alternativen Syntheseweg des Trichlorsilans als Zwischenprodukt der Herstellung von Solarsilizium und Halbleitersilizium dar. Vor dem Hintergrund einer wenig umfangreichen Kenntnis in der Literatur wurden kinetische Messungen bis 30 bar durchgeführt, um den Einfluß der Prozeßbedingungen auf die Trichlorsilanausbeute zu ermitteln. Es konnte gezeigt werden, daß die Reaktion durch den Einsatz von Kupfer-katalysatoren massiv beschleunigt werden kann. Ergänzend zu den reaktionstechnischen Untersuchungen wurde eine umfangreiche Charakterisierung der Kontaktmassen mittels REM, ICP-OES, XRD, XPS und Krypton-BET durchgeführt. Auf Basis der reaktionstechnischen Untersuchungen und der Charakterisierung konnten schließlich Mechanismen formuliert werden, die die Vorgänge auf makroskopischem Niveau und auf molekularer Ebene beschreiben können.
• The hydrochlorination of metallurgical silicon with silicon tetrachloride and hydrogen is an alternative to conventional trichlorosilane synthesis routes. Trichlorosilane is an intermediate in the production of solar-grade and semiconductor silicon. Since experimental results are sparsely found in the literature and in addition are contradictory, kinetic experiments up to 30 bars were carried out to determine the influence of the process parameters on the trichlorosilane yield. It could be shown that the reaction is strongly accelerated by copper catalysts. In addition, scanning electron microscopy, optical emission spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and krypton BET measurements were carried out to characterise the reaction masses. Based on the kinetic experiments and morphological investigations, supported by the described characterisation methods, different reaction mechanisms on a macroscopic scale as well as on a molecular level could be postulated.