Chemie der Silane
4. Die homogenphasige Konvertierung von Siliciumtetrachlorid zu Trichlorsilan
Unter Konvertierung oder Hydrodechlorierung ist die Umsetzung von Siliciumtetrachlorid mit Wasserstoff zu Trichlorsilan zu verstehen (Gl. 6).
Die homogene Konvertierung von SiCl4 zu HSiCl3 erfordert Temperaturen von oberhalb 1000 °C, da kinetische Hemmungen bei der Gleichgewichtseinstellung erst dann wirtschaftlich vertretbare Trichlorsilanausbeuten zulassen. Abb. 5 zeigt die berechnete Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtszusammensetzung einer SiCl4/H2-Gasgemisch im molaren Verhältnis SiCl4 : H2 = 1 : 6, nach der bereits bei Raumtemperatur ein messbarer Umsatz in Trichlorsilan vorliegen sollte. Das Vorliegen kinetischer Hemmungen wird durch experimentelle Untersuchungen von Walter [8] und Röver [9] bestätigt, die einen messbaren Umsatz zu Trichlorsilan in Abwesenheit eines Katalysators erst oberhalb von ca. 750 °C feststellten.
Durch Anwendung hoher Wasserstoffüberschüsse gelingen HSiCl3-Ausbeuten von 20 - 35 %. Die Nachteile dieses Prozesses sind die entstehenden Nebenprodukte, die oberhalb 900 °C verstärkt gebildet werden (Dichlorsilan, Polychlorsilane) sowie die mit den hohen Reaktionstemperaturen eintretenden Materialbeanspruchung des Reaktors. Technisch werden die Korrosionsprobleme durch graphitausgekleidete Reaktoren gelöst.
