CN1902130A - 新材料和其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备含磷的硅材料的新方法。本方法可以将高含量的磷和硅结合。在本发明的一个方面，用硅样品包围磷样品。然后，至少一些磷发生汽化并和硅相互作用。

Description

新材料和其制备方法
本发明涉及新的复合材料以及制备复合材料的新方法。具体而言，本发明涉及含有硅和磷的新复合材料，以及用于组合硅和磷的新方法。
一般而言，在硅中引入杂质原子是硅集成电路制备工艺的重要部分。将掺杂剂引入硅的最常用方法是：(a)杂质从和硅在空间上分开的源扩散到所述硅中，(b)从在硅表面上形成的氧化物层扩散，和(c)硅的离子注入，随后进行扩散和退火。
磷通常用作形成半导体结的掺杂剂。为了使磷从POCl3源扩散到硅中，通常需要扩散温度为890℃-1050℃。从PBr3和其它源扩散磷也是可能的。
通过离子注入在硅中引入掺杂剂可以通过以下得以实现：汽化掺杂原子的源，使所述原子带电，使由所述原子形成的离子加速，以及将所述离子导向硅衬底。和离子的相互作用导致硅晶格中断，但所述中断可以通过后续热处理得以恢复。以此方式，磷可以1020cm-3的浓度引入到硅中。离子注入可用于改变掺杂剂在薄硅表面层中的浓度，所述硅层厚通常小于一微米。
通过将硅和某些元素一起熔融制备了硅合金，然后，将熔融合金浇铸成块状。可以通过压碎所述块制备硅粉末。但是，在以此方式形成的合金中存在的非硅元素，在浇铸过程中容易偏析。这意味着由所述块制备的粉末由于这种偏析变得不均匀。
纯硅的熔点相对较高(1420℃)，这导致难以将熔融硅和低沸点的元素组合在一起。例如，红磷的沸点为417℃，因此当红磷和熔融硅接触时发生汽化，导致难以包含磷以及难以将磷和硅组合。
US 5926727提供了和本发明相关的背景信息。该文献描述了将磷引入半导体的方法。该方法涉及制备磷酸铵水溶液；将半导体颗粒置于磷酸铵溶液中用磷酸铵涂覆所述颗粒。然后干燥被涂覆的颗粒，使得或者导致磷扩散到硅中。扩散过程通常在950℃进行。
US 5094832也包含了和本发明相关的背景信息。它描述了熔融硅的气体雾化。由这种类型雾化形成的颗粒大小为0.1微米-1000微米。磷在硅颗粒中的含量为0-0.5％。但是，磷是多种杂质，比如钠、锂、钾、镁、锶、钡和铍的一种。用惰性气流断开熔融硅流，形成硅的小液滴，该液滴冷却并固化，从而实现雾化。
已经发现含硅和磷的物质在治疗癌症上的价值。WO 02/067998 A2描述了这种含硅物质。
癌症可以通过许多不同方法治疗。这些方法之一是放射性治疗，其中将肿瘤暴露到γ射线或β射线下。放射源可以在病人身体外部，或者可以位于身体内部。
在有些情况下，放射源可以放置在肿瘤区域；这种疗法称作近距离放射治疗。通过将放射源置于肿瘤区域并适当选择放射源，能够在对健康组织的暴露量很小情况下将肿瘤暴露到放射下。
WO 02/067998描述了多种放射性核苷酸的使用，包括32P，它是β放射体。
本发明的目标在于提供含有硅和磷的新型复合材料，该新型复合材料是具有基本均匀化学组成和高浓度磷的粉末形式。本发明的另一目标是提供含有硅和磷的新型复合材料，所述新型复合材料是具有低杂质含量和高浓度磷的粉末形式。本发明的又一目标是提供新方法来制备含有硅和高浓度磷的固体复合材料，该方法可以将硅大规模转变成所述材料。
根据一个方面，本发明提供了制备含有硅和磷的复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
(ai)将硅样品的至少部分加热到位于900℃-1500℃之间的硅反应温度；
(bi)加热至少部分磷样品，加热方式使得形成磷蒸气并且磷样品的至少部分被加热到100℃-800℃之间的磷汽化温度；和
(ci)使得和/或导致至少一些磷蒸气和已经加热到硅反应温度的至少部分硅样品相接触；
其中以形成含有硅和磷的熔融复合材料的方式执行步骤(ai)、(bi)和(ci)。
优选地，步骤(ai)包括将硅样品的至少部分加热到位于1000℃-1250℃之间的硅反应温度的步骤，以及步骤(bi)包括将磷样品的至少部分加热到位于380℃-700℃之间的磷汽化温度的步骤。更优选地，步骤(ai)包括将硅样品的至少部分加热到位于1100℃-1200℃之间的硅反应温度的步骤，以及步骤(bi)包括将磷样品的至少部分加热到位于400℃-450℃之间的磷汽化温度的步骤。
步骤(ai)可以包括将硅样品的至少部分加热到1131℃±30℃的反应温度的步骤。
步骤(bi)可以包括将磷样品的至少部分加热到417℃±10℃的磷汽化温度的步骤。
步骤(ci)可以包括使得和/或导致80％-100％的磷样品和至少部分硅接触的步骤。
步骤(ci)可以包括使得和/或导致80％-99％的磷样品和至少部分硅接触的步骤。
步骤(ci)可以包括使得和/或导致80％-95％的磷样品和至少部分硅接触的步骤。
步骤(ai)、(bi)和(ci)的每一步可以在700mmHg-800mmHg之间的压力下进行。
加热硅的步骤(ai)可以在加热磷的步骤(bi)开始之前开始。
在本方法中，在仅仅部分硅样品被加热到硅反应温度时和仅仅部分磷样品被汽化时可以有间隔。
本方法可以包括将熔融的复合材料进一步加热到高于硅反应温度的温度的步骤。本方法可以包括进一步使熔融复合材料冷却直到它变成固体的步骤。
一旦磷已经转化了大部分(例如80％或以上)时，使复合材料的温度增加到高于硅反应温度一段时间，可以改善复合材料的均匀性。
硅样品的质量可以是1g-100Kg，磷样品的质量可以是1g-100Kg。
硅样品的质量可以是1Kg-100Kg，磷样品的质量可以是100g-10Kg。
相信通过将至少部分硅加热到1131℃附近的温度(该温度低于硅熔融温度，1420℃)并使磷蒸气和硅接触，形成了磷化硅。磷化硅在1131℃具有液相，据信液体磷化硅比固体硅吸收磷蒸气的效率更高。认为磷化硅通过减少磷蒸气的损失来有效地转化硅和磷。硅温度为1131℃左右并且低于硅熔融温度的事实，有助于降低磷汽化速率，并因而减少磷在可以和硅组合之前的损失。
通过维持硅和磷之间的温差，可能，至少最初可能将仅仅部分磷加热到其沸点(417℃)附近的温度。以此方式，可以实现磷蒸气的逐渐释放。如果所有固体磷都被加热到硅反应温度，那么磷蒸气会极快形成，导致在其可以转化之前出现损失。
有利地，步骤(ai)包括采用热源加热至少部分硅样品的步骤和步骤(bi)包括采用同一热源加热至少部分磷样品的步骤。更有利地，至少一些硅被设置以使其在磷和热源之间形成绝热。
硅用作绝热体是有利的，因为硅在所关注的温度具有较低的热导率，并使磷和硅之间产生温差。
热源可以是炉，包括熔化器。所述熔化器可以包含石英。所述熔化器可以包括氧化铝。
相信采用含有高纯石英的炉部件，使得可以形成含有磷以及来自金属元素的极少量杂质的硅合金。
优选地，步骤(ci)包括用至少部分硅样品基本封闭至少部分磷样品的步骤，从而使得和/或导致至少部分形成的磷蒸气穿入和/或传到和/或穿过至少部分硅样品。
优选地，硅样品包括多个硅颗粒。更优选地，硅样品的平均尺寸为0.5-5mm。
一些硅颗粒可以形成床，在该床上可以放置磷样品。然后，可以用另一些量的硅颗粒覆盖磷样品，使其基本被硅层封闭。所以，硅颗粒的使用提供了封闭磷样品的便利方法。
步骤(ai)可以包括将硅颗粒加到被至少一些磷蒸气占据的区域的步骤。更优选地，步骤(ai)包括在被至少一些磷蒸气和部分已经加热到硅反应温度的硅样品占据的区域加入硅颗粒的步骤。更优选地，步骤(ai)包括在被至少一些磷蒸气和包围至少部分磷样品的硅层所占据的区域中加入硅颗粒的步骤。
如果磷样品被硅层包围，则可能并不是所有的磷蒸气在逃选之前都被所述硅层捕获。通过在所述被磷蒸气占据的区域中加入硅颗粒，一些硅颗粒可以和部分磷蒸气反应，从而防止其逃逸。硅颗粒的使用是有利的，因为它们质量轻而且可以快速加热到硅反应温度；这种使用的又一有利之处是因为硅颗粒的表面积较高。
硅样品包含多晶硅是有利的。硅样品包括太阳能级多晶硅更加有利。硅样品包括电子级多晶硅还更有利。
磷样品的纯度大于或等于99.99质量％更加有利。磷样品的纯度大于或等于99.9999质量％还更有利。
磷样品可以包含白磷。
磷有多种形式，包括红磷、白磷和黑磷。白磷是包括四面体P4分子的固体。白磷在正常条件下在热力学上比其它固相的稳定性差。其密度为1.8gcm-3，沸点为280℃。
磷样品包含红磷是有利的。
在300℃在惰性气氛中加热白磷数天，可以得到红磷。正常情况下得到的是非晶态固体，但是可以制成具有非常复杂的三维网络结构的晶体材料。其密度为2.2gcm-3，沸点为417℃。
使用红磷是有利的，因为一般而言它比白磷的反应性和挥发性都差。
磷样品可以包含黑磷。
当红磷在高压下加热时，形成一系列的黑磷相。这些相的一种由具有锥形三配位P原子的折叠层构成。
硅样品的纯度可以大于或等于99.99质量％。硅样品的纯度可以大于或等于99.99999质量％。
有利地，本方法包括使步骤(ci)形成的熔融复合材料雾化的另一步骤(di)。
步骤(di)可以包括使步骤(ci)形成的熔融复合材料发生气体雾化的步骤。步骤(di)可以包括使步骤(ci)形成的熔融复合材料发生液体雾化的步骤。步骤(di)可以包括使步骤(ci)形成的熔融复合材料发生水雾化的步骤。步骤(di)可以包括使雾化的熔融复合材料冷却的步骤。
步骤(ai)、(bi)、(ci)和(di)可以按照使复合材料包括平均颗粒尺寸为0.1μm-300μm的粉末的方式进行。
步骤(ai)、(bi)、(ci)和(di)可以按照使复合材料包括平均颗粒尺寸为0.1μm-100μm的粉末的方式进行。
步骤(ai)、(bi)、(ci)和(di)可以按照使复合材料包括粉末的方式进行，所述粉末具有许多组成均匀的颗粒，各组成均匀的颗粒具有基本均匀的化学组成。
某些形式的多孔和多晶硅具有有利的生物学性质，这些性质的描述参见PCT/GB96/01863。例如，多孔硅和多晶硅具有可吸收和生物活性形式。
步骤(ai)、(bi)、(ci)和(di)可以按照形成含有多晶硅和磷的粉末的方式进行。
硅和含硅材料可以通过多种技术实现孔隙化，所述技术包括“Properties of Porous Silicon”EMIS Datareviews Series 18，Institute of Electrical Engineers，ISBN 085296 932 5，第12-29页描述的染色腐蚀(stain etching)技术和阳极氧化技术，该文献在此引入作为参考。
本方法可以包括对含有硅和磷的复合材料实施阳极氧化的另一步骤。本方法可以包括对含硅和磷的复合材料实施染色腐蚀的另一步骤(ei)。步骤(ei)可以在步骤(di)后执行。
按照这种方式实现复合材料的孔隙化可以使其可用于生物学应用，例如，孔隙化可以使得复合材料可用于制备硅植入体。
优选地，步骤(bi)包括在炉中加热至少部分磷样品的步骤。
根据另一方面，本发明提供了制备含有磷和硅的复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：
(aii)取磷样品；
(bii)用硅层基本包围磷样品；
(cii)加热硅，加热方式使得在至少部分硅层和磷样品之间建立温差并且至少一些磷发生汽化；和
(dii)以形成含硅和磷的熔融复合材料的方式使得和/或导致至少一些磷蒸气和至少部分硅层接触。
硅层可以包括硅颗粒层。硅层可以包括硅颗粒层，每个硅颗粒包括多晶硅。
优选地，以将至少部分硅层加热到900℃-1500℃之间的硅反应温度的方式执行步骤(aii)、(bii)和(cii)。更优选地，以将至少部分硅层加热到900℃-1500℃之间的硅反应温度并且将至少部分磷加热到100℃-1000℃之问的磷汽化温度的方式执行步骤(aii)、(bii)和(cii)。
以将至少部分硅层加热到大于或等于1131℃的硅反应温度的方式执行步骤(aii)、(bii)和(cii)。
有利地，硅反应温度为1000℃-1250℃，磷汽化温度为380℃-500℃。更有利地，硅反应温度为1050℃-1200℃，磷汽化温度为400℃-450℃。更有利地，硅反应温度为1100℃-1150℃，磷汽化温度为400℃-450℃。还更有利地，硅反应温度为1131℃±5℃，磷汽化温度为417℃±5℃。
步骤(cii)和(dii)可以在700mmHg-800mmHg之间的压力下执行。
硅样品的质量可以是1g-100Kg，磷样品的质量可以是1g-100Kg。
硅样品的质量可以是1Kg-100Kg，磷样品的质量可以是100g-10Kg。
步骤(cii)可以通过在包括熔化器的炉中加热至少部分硅层而进行。熔化器可以包含石英。熔化器可以包含氧化铝。
相信采用含高纯度石英的炉部件可以形成这种复合材料，它含有磷和硅以及来自诸如铬、钴、锰、铈、银、钠、锂、钾、镁、锶、钡和铍元素的微量杂质。
硅样品包含多晶硅是有利的。硅样品包括太阳能级多晶硅更加有利。硅样品包括电子级多晶硅还更有利。
优选地，硅样品包含许多硅颗粒。更优选的，硅样品的平均大小为0.5-5mm。
有利地，磷样品包含红磷。
有利地，本方法包括使步骤(dii)形成的熔融复合材料发生雾化的又一步骤(eii)。
步骤(eii)可以包括使步骤(dii)形成的熔融复合材料发生气体雾化的步骤。步骤(eii)可以包括使步骤(dii)形成的熔融复合材料发生液体雾化的步骤。步骤(eii)可以包括使步骤(dii)形成的熔融复合材料发生水雾化的步骤。步骤(eii)可以包括使雾化的熔融复合材料冷却的步骤。
步骤(aii)、(bii)、(cii)、(dii)和(eii)可以按照使得形成含硅和磷的粉末以及该粉末包括许多组成均匀的颗粒的方式执行，所述每个组成均匀的颗粒具有和其它组成均匀的颗粒基本相同的化学组成。
本方法可以包括使步骤(dii)形成的复合材料冷却的另一步骤。
本方法可以包括使复合材料孔隙化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生阳极氧化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生染色腐蚀的又一步骤。
本发明可以进一步包括在步骤(cii)之后和/或之中实施的、向被至少一些磷蒸气占据的区域中加入硅颗粒的步骤。
根据另一方面，本发明提供了制备含硅和磷的复合材料的方法，该方法包括下列步骤：
(aiii)将固体硅的第一样品和磷蒸气的第一样品在一定温度和压力下结合以形成液体磷化硅；和
(biii)使得和/或导致液体磷化硅和第二硅样品和/或第二磷样品结合以形成含硅和磷的复合材料。
在本说明书中，磷化硅是化学式为SiP的化合物。
步骤(aiii)可以包括在1000℃-1250℃将固体硅的第一样品和磷蒸气的第一样品结合的步骤。步骤(aiii)可以包括在1131±5℃将固体硅的第一样品和磷蒸气的第一样品结合的步骤。
本方法可以包括使步骤(biii)形成的复合材料雾化的又一步骤(ciii)。
步骤(aiii)、(biii)和(ciii)可以按照使得形成含硅和磷的粉末并且该粉末包括许多组成均匀的颗粒的方式进行，所述每个组成均匀的颗粒具有和其它组成均匀的颗粒基本相同的化学组成。
步骤(aiii)、(biii)和(ciii)可以按照使该复合材料包括多晶硅的方式执行。
本方法可以包括使步骤(biii)形成的复合材料冷却的又一步骤。
本方法可以包括使复合材料孔隙化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生阳极氧化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生染色腐蚀的又一步骤。
本方法可以进一步包括在被至少一些磷蒸气占据的区域中加入硅颗粒的步骤。
根据另一方面，本发明提供了制备含硅和磷的复合材料的方法，所述方法包括下列步骤：
(aiv)将第一硅样品置于热源和磷样品之间，使得磷样品通过第一硅样品和热源绝热；
(biv)利用热源加热至少部分磷样品，使得至少部分所述磷样品发生汽化；
(civ)将至少部分磷蒸气和至少部分第一硅样品和/或第二硅样品结合，从而形成含硅和磷的熔融复合材料。
步骤(civ)可以在1000℃-1250℃的温度下进行。步骤(civ)可以在1131±20℃进行。
本方法可以包括使步骤(civ)形成的复合材料雾化的又一步骤(div)。
步骤(aiv)、(biv)、(civ)和(div)可以按照使得形成含硅和磷的粉末并且该粉末包括许多组成均匀的颗粒的方式进行，所述每个组成均匀的颗粒具有和其它组成均匀的颗粒基本相同的化学组成。
步骤(aiv)、(biv)、(civ)和(div)可以按照使该复合材料包括多晶硅的方式执行。
本方法可以包括使步骤(civ)形成的复合材料冷却的又一步骤。
本方法可以包括使复合材料孔隙化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生阳极氧化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生染色腐蚀的又一步骤。
本方法可以进一步包括在被至少一些磷蒸气占据的区域中加入硅颗粒的步骤。
根据另一方面，本发明提供了制备含硅和磷的复合材料的方法，所述方法包括下列步骤：
(av)导致至少部分磷样品汽化；和
(bv)在其中停留有至少部分磷蒸气的区域中加入许多磷颗粒；和
(cv)将所述硅颗粒加热到900℃-1500℃的温度，从而形成含硅和磷的熔融复合材料。
步骤(cv)可以在1000℃-1250℃的温度下进行。步骤(cv)可以在1131±20℃进行。
本方法可以包括使步骤(cv)形成的熔融复合材料雾化的又一步骤(dv)。
步骤(av)、(bv)、(cv)和(dv)可以按照使得形成含硅和磷的粉末并且该粉末包括许多组成均匀的颗粒的方式进行，所述每个组成均匀的颗粒具有和其它组成均匀的颗粒基本相同的化学组成。
步骤(av)、(bv)、(cv)和(dv)可以按照使该复合材料包括多晶硅的方式执行。
本方法可以包括使步骤(cv)形成的复合材料冷却的又一步骤。
本方法可以包括使复合材料孔隙化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生阳极氧化的又一步骤。本方法可以包括使含硅和磷的复合材料发生染色腐蚀的又一步骤。
本方法可以进一步包括在被至少一些磷蒸气占据的区域中加入硅颗粒的步骤。
根据另一方面，本发明提供了可以由上述任一方面的方法制备的含硅和磷的复合材料。
根据另一方面，本发明提供了含有硅和磷的复合材料，所述复合材料含有0.001-30原子％的磷。
复合材料可以含有约1-15原子％的磷。复合材料可以含有约1.5-15原子％的磷。复合材料可以含有约1.5-10原子％的磷。复合材料可以含有约2-10原子％的磷。复合材料可以含有约1.5-5原子％的磷。复合材料可以含有约2-5原子％的磷。复合材料可以含有约3-10原子％的磷。
复合材料可以含有99-85原子％的硅。复合材料可以含有98.5-85原子％的硅。复合材料可以含有98.5-90原子％的硅。复合材料可以含有98-90原子％的硅。复合材料可以含有98.5-95原子％的硅。复合材料可以含有98-95原子％的硅。复合材料可以含有97-90原子％的硅。
在本说明书中，材料样品包含含量为x原子％的元素，因而每100原子的该材料具有x原子的该元素。
复合材料可以含有90质量％-100质量％的硅和磷。复合材料可以含有99质量％-100质量％的硅和磷。复合材料可以含有99.9质量％-100质量％的硅和磷。复合材料可以含有99.99质量％-100质量％的硅和磷。复合材料基本完全由硅和磷组成。
复合材料可以包括粉末，所述粉末具有许多组成均匀的颗粒，每一组成均匀的颗粒具有和其它组成均匀的颗粒基本相同的化学组成。
复合材料可以含有许多组成均匀的颗粒，而且平均颗粒尺寸可以为0.1微米-500微米。
复合材料可以含有下列物质的一种或多种：多孔硅、多晶硅、块晶硅、非晶硅、可吸收的硅、生物活性硅、和生物相容性硅。
在本说明书中，可吸收的硅是当置于至少一种生理环境中能够腐蚀的硅；生物活性硅是当植入到受试者中能和人体或动物组织形成结合的硅；生物相容性硅是对于具体应用在生物学上可以接受的硅，例如，发现生物相容性硅对于抗癌治疗而言是生物学上可接受的。
由其部分形成复合材料的磷可以含有32P。
复合材料可以含有32P，32P的浓度使得复合材料的活性为0.1-50GBq每克的水平。复合材料可以含有32P，32P的浓度使得复合材料的活性为0.5-20GBq每克的水平。复合材料可以含有32P，32P的浓度使得复合材料的活性为2.5-10GBq每克的水平。
含有32P的复合材料可以用于放射性治疗应用。相信32P发射的β粒子的能量以及32P的半衰期使其特别适于通过近距离放射疗法治疗癌症。
复合材料可以含有小于0.1原子％的金属元素。复合材料可以含有小于0.1原子％的下列元素的一种或多种：铬、钴、锰、铈、银、钠、锂、钾、镁、锶、钡和铍。
一种可以制备含32P的复合材料的方法是通过含31P的复合材料的中子嬗变。复合材料中存在的杂质比如金属元素，可能导致形成放射性核苷酸，而放射性核苷酸对于放射性治疗的可用性较差。所以，复合材料不含杂质可能有利。
毫无疑问，32S是32P的一种衰减产物，不是金属元素。复合材料可以含有多于0.1原子％的硫。
优选地，复合材料含有许多组成均匀的微粒，各组成均匀的颗粒含有0.5-20原子％P。
复合材料可以包括粉末，粉末的平均颗粒尺寸是0.1-500微米。
根据另一方面，本发明提供了一种组合物，它含有赋型剂和根据上述任一方面所述的、含有硅和磷的复合材料。
赋型剂可以含有液体。赋型剂可以含有油。赋型剂可以是肠胃外(parentheral)赋型剂。赋型剂可以包括下列之一或多种：花生油、芝麻籽油、微纤维素化合物、聚乙二醇衍生物和TWEEN添加剂。
复合材料可以包含32P和许多微粒，至少一些微粒悬浮在液体赋型剂中。
根据另一方面，本发明提供了通过近距离放射疗法治疗癌症的方法，该方法包括将如上任一方面所定义的、含有32P和硅的复合材料植入肿瘤的步骤。
根据另一方面，本发明提供了制备含有挥发性元素和硅的复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
(avi)取挥发性元素的样品；
(bvi)用硅层基本包围挥发性元素样品；
(cvi)加热所述硅，加热方式使得在至少部分所述硅层和挥发性元素样品之间形成温差以及使至少一些挥发性元素汽化；和
(dvi)使得和/或导致至少一些挥发性元素蒸气和至少部分所述硅层接触，接触方式导致形成含有硅和该挥发性元素的复合材料。
现在参见附图，仅仅通过示例来描述本发明：
图1给出了经改进的炉的示意图，用于根据本发明制备含硅和磷的复合材料。
(A)制备含硅和磷的复合材料
采用两个不同的炉实施本发明：Tilt炉，图中未示出；和改进的炉，如图1所示。
将硅在Tilt炉中加热并使该加热的硅和磷蒸气接触，由此制备含硅和磷的复合材料。Tilt炉是感应炉，功率为35KW，硅容量大约为5Kg。通过石墨感受器加热。
Tilt炉包括多个部件，包括：熔化器、浇口盘、隔热件、炉槽和浇口盘盖。熔化器和浇口盘各自包括高纯石英。隔热件位于炉顶端，包括石英玻璃毡。炉槽和浇口盘盖各自包括氧化铝和/或氧化硅。
Tilt炉用于将颗粒形式的4.8Kg电子级多晶硅和200g纯的红磷组合在一起。
将硅颗粒加入浇口盘形成硅床。然后，在该床上添加磷(200g)，并用一些剩余的硅覆盖。
将浇口盘加热到1000-1150℃保持5-10分钟，然后升温到能在10分钟-1小时使炉内含物完全熔融的温度。
由于硅的颗粒状本质，所以它在熔融时占据的体积比在固体相时小。一旦炉的内含物开始熔融，则加入4.8Kg硅的剩余部分。
然后，通过标准技术，采用去离子水使所得的硅磷合金发生雾化，制备磷含量为大约1.5-2原子％的硅粉末。杂质，比如金属元素，如果存在则含量低于0.1原子％。
也开发了第二个经改进的炉，如图1所示。该炉包括石墨感受器1、石英坩锅2、云母片3、顶部密封件4、冲压MgO材料5、具有泥封的感应线圈6、热电偶7、石英窗8、氧化铝纤维垫圈9、氧化铝纤维毡11和氮化硼插塞13。
石英坩锅2的下部分装入硅颗粒层12，在所述硅颗粒层12的表面上放置管子(图中未示出)，然后将剩下的硅颗粒12加到坩锅2中，使其包围遮所述管子。然后，通过所述管子加入磷颗粒10，加入方式使得管子中的磷10的顶部明显低于坩锅2中的硅12的顶部。去除所述管子，使部分硅颗粒12进入以前被所述管子占据的部分体积，由此覆盖磷。以此方式，磷10完全被硅12包围。
硅颗粒12包含多晶硅，磷10包括红磷。
采用图1所示的设置，可以将石墨感受器在11分钟内加热到1100℃。温度增加使硅12和磷10结合在一起并熔融。随后，由氮化硼插塞将熔体从炉中释放，并如上所述使其雾化。
毫无疑问，本节描述的倾斜炉是在一种大容量炉(tun furnace)。
(B)形成32P
将由上述节(A)方法制备的、硅粉末形式的、含硅和磷的复合材料，在核反应堆中遭受热中子轰击，使31P发生中子嬗变。辐射条件经选择使所述合金内的32P产率最大。俘获中子导致形成32P：
31P+n0＝32P
以此方式可以得到2.5-10GBq每克的水平，这个值适于治疗1-3cm的肝癌肿瘤。32P(放射性核苷酸)的含量主要取决于初始的P含量以及中子流量。
(C)将本发明的放射性治疗产物给药给病人
本发明的放射性治疗产物可以具有多种形式，适于通过皮下、肌肉内、腹膜内或者表皮技术进行给药。
本发明的放射性治疗产物含有硅和磷；更具体而言，含有硅和32P。该产物可以是球形、菱形、棒形、带形或圆柱形。放射性治疗产物可以形成粉末、悬浮液、胶体、团聚体和/或絮凝体的部分或者至少部分。放射性治疗产物可以包括植入体或多个植入体，所述或每一植入体含有硅和32P。所述一个或多个植入体可以以32P组分的治疗效果最优化的方式植入到产生肿瘤的器官中。
在本发明的一个方面，治疗方法可以包括近距离放射治疗，经受近距离放射治疗的器官可以通过外科手术剖开(debulked)，在残余空间里填充所述放射性治疗产物。在另一方面，待治疗的器官可以用针阵列穿刺(core)，并在刺孔里回填上本发明的放射性治疗产物，比如适于前列腺近距离放射治疗的程序。
放射性治疗产物可以含有多个硅微粒，每个微粒含有硅和磷。微粒可以是方法A制备的硅粉末形式，而且所述磷可以含有方法B制备的32P。微粒可以悬浮在赋型剂，比如含有微纤维素和聚乙二醇制剂的赋型剂中。然后，通过导管将该悬浮液传递到肿瘤部位。刚刚提到的方法适于通过近距离放射疗法治疗癌症，比如肝癌、胰腺癌或脑癌。

Claims (8)

1、制备含磷和硅的复合材料的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)取磷样品；
(b)用硅层基本包围磷样品，所述硅层包含多个硅颗粒；
(c)加热硅，加热方式使得在至少部分所述硅层和所述磷样品之间建立温差并且至少一些磷发生汽化；和
(d)以形成含硅和磷的熔融复合材料的方式使得和/或导致至少部分磷蒸气和至少部分所述硅层接触。
2、权利要求1的方法，特征在于以将至少部分所述硅层加热到900℃-1500℃之间的硅反应温度的方式执行步骤(a)、(b)和(c)。
3、权利要求1的方法，特征在于所述磷样品含有红磷。
4、权利要求1的方法，特征在于所述方法包括使步骤(d)形成的熔融复合材料的至少部分发生雾化的又一步骤(e)。
5、权利要求4的方法，特征在于所述方法包括以下其它步骤：使步骤(e)形成的复合材料的至少部分冷却(fi)和随后孔隙化(fii)。
6、权利要求5的方法，特征在于所述方法包括以将至少一些磷转变成32P的方式用中子辐射由(fii)形成的至少部分复合材料的其它步骤(g)。
7、放射性治疗产物，可以根据权利要求6的方法制备。
8、权利要求7的放射性治疗产物在治疗癌症中的用途。
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