TW201922618A - 硼構造體及硼粉末 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於提供高純度的硼粉末，其高純度且由可容易地進行破碎的硼構造體及其破碎物而成，並具有特定的粒徑。本發明的解決手段在於，本發明的硼構造體係由Ti、Al、Fe、Cr、Ni、Co、Cu、W、Ta、Mo、Nb的各濃度為0.1ppmw以下的硼而成，厚度為0.8~5mm。其形狀以管狀為佳，使用作為摻雜劑之情形，為同位素之¹¹B，其比例以95質量%以上為佳。並且，上述硼構造體可容易地破碎，可得平均粒徑為0.5～3mm、各金屬雜質濃度為0.3ppmw以下之高純度的硼粉末。

Description

硼構造體及硼粉末

本發明係關於新穎的硼構造體及硼粉末。詳言之，提供高純度且可容易地進行破碎的硼構造體及具有特定粒徑的高純度硼粉末。

在製造單晶矽時，有時使用硼作為摻雜劑。此時，將硼粉末導入單晶的拉升裝置的坩鍋。但是，導入硼粉末的作業時，有時硼粉末會飛散。並且，對於作為摻雜劑的硼，要求某種程度的比表面積。因此，為了防止硼粉末的飛散，且確保某種程度的比表面積，而期望具有數毫米尺寸的粒徑之高純度的硼粉末。

先前，高純度的硼能藉由氧化硼的金屬還原或BF₃ 的熱分解等而得（參照專利文獻1）。然而，藉由上述方法所得之硼係微米尺寸的非晶結晶或微小結晶，使用作為摻雜劑之情形，在作業時容易飛散。並且，由於在操作時會受到環境污染，特別是在形成表面氧化膜時會攝入環境氣體環境中的雜質，故有氧與金屬成分，特別是Fe、Ni、Co、Cu等的濃度變高的問題。

作為硼的高純度化技術，提案有製造微米尺寸的硼，將其以熱壓機加工成棒狀，進一步以浮游帶精製而進行高純度化（參照專利文獻2）。但是，上述棒狀的硼，因硬度僅次於鑽石，故非常硬，為了獲得特定尺寸（數毫米）的硼粉末，需要雷射切割等特殊的大輸出加工、或經過數次的破碎步驟。將棒狀的硼破碎，其尺寸變得越小，加工時的雜質污染，特別是Fe、Ni、Co、Cu等越會污染到整體（bulk）（破碎片的內部），以及越會汙染到即使清洗表面亦無法去除的程度。因此，破碎片的粒徑尺寸與所得之硼粒子的純度呈互償關係，為了獲得高純度的硼，粒徑尺寸有其極限，難以以前述粒徑尺寸得到高純度的硼。

另一方面，提案有在由鎢等而成的板狀或線狀金屬基體上，分解含硼化合物，使硼化學蒸鍍或物理蒸鍍在基體上而形成薄膜狀的硼，其後，藉由化學處理去除基體而得到薄膜狀的硼之方法（參照專利文獻3）。根據此方法，認為能將使用作為原料的含硼化合物進行高純度化，例如在將鹵化硼精製成6N並使其化學蒸鍍之情形，能獲得6N的高純度的硼。然而，上述方法之目的在於製造音響振動構件的拾取用懸臂或揚聲器用振動板，因此所得之硼膜的厚度頂多為數百μm的厚度，即使將此破碎，亦無法得到數毫米的硼粉末。

再者，在非專利文獻1中，報告有將4.5mmϕ的金屬芯線加熱，使其接觸BCl₃ 與H₂ 的混合氣體，藉此使硼在上述金屬芯線表面析出，得到具有50mmϕ的直徑的硼析出體。但是，上述方法，在得到50mmϕ的硼析出體前，芯線成分的金屬會擴散到硼析出層，即使重複進行化學處理，亦無法得到作為摻雜劑所需的高純度品。並且，與前述棒狀硼同樣地，難以破碎，亦無法避免破碎的進一步污染。

再者，提案有使用流動床反應器，使含硼化合物在種硼上分解，在種硼上使硼層析出，得到平均粒徑500～700μm的硼粉末的方法（參照專利文獻4）。但是，藉由流動床方式而製造硼粉末的方法，在粒子的成長時會受到來自反應器壁的污染，而在高純度化有所極限。

如以上所說明，於先前方法，在進行拉升矽單晶的步驟中，難以獲得為適合使用作為摻雜劑的粒徑尺寸且高純度的硼粉末。
[先前技術文獻]
[專利文獻]

專利文獻1︰日本特公昭30-8256號公報
專利文獻2︰日本特開平3-23285號公報
專利文獻3︰日本特公昭56-49852號公報
專利文獻4︰日本特開平2-164711號公報
[非專利文獻]

非專利文獻1︰David R.Stern and Lahmer Lynds, J. Electrochem. Soc., 105, No.11(1958), 676-682.

[發明所欲解決的課題]

因此，本發明之目的在於，在進行前述拉升矽單晶的步驟中，提供具有適合使用作為摻雜劑的粒徑尺寸且具有高純度的硼粉末。
[用於解決課題的手段]

本發明人為了解決上述課題而專心研究的結果，發現在對經加熱的金屬基體同時供給由BX₃ （X係氯、溴、碘且不含氟）所示之鹵化硼與氫，並將鹵化硼進行氫還原而使硼析出在上述金屬基體上的方法中，藉由將析出在金屬基體上的硼的厚度以成為特定厚度之方式進行調整，而能抑制由析出時的金屬基體成分的擴散所致之污染，並且，析出後，去除芯線而得的硼構造體係高純度，且藉由控制其厚度而可非常容易地進行破碎，可有效地降低在破碎時的污染，並且，藉由將上述硼構造體進行破碎，而可得到以先前的方法所無法獲得之具有特定的粒徑的高純度硼粉末，進而完成本發明。

解決上述課題的本發明的要點，係如下所示。
（1）一種硼構造體，其係由鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.1ppmw以下的硼而成，厚度為0.8~5mm。
（2）如（1）所記載之硼構造體，其係管狀。
（3）如（1）或（2）所記載之硼構造體，其密度為2.2g/cm³ 以上。
（4）如（1）～（3）之任一項所記載之硼構造體，其中，為硼的同位素之¹¹ B，其比例為95質量%以上。
（5）一種硼粉末，其係如上述（1）～（4）之任一項所記載之硼構造體的破碎物，平均粒徑為0.5～3mm，鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.3ppmw以下。
（6）如（5）所記載之硼粉末，其中鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.2ppmw以下。
（7）一種硼粉末，其平均粒徑為0.5～3mm，鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.3ppmw以下。
（8）如（7）所記載之硼粉末，其中鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.2ppmw以下。
（9）如（5）～（8）之任一項所記載之硼粉末，其平均粒徑為0.7mm以上。
（10）如（9）所記載之硼粉末，其平均粒徑為0.8mm以上。
（11）如（5）～（10）之任一項所記載之硼粉末，其中粒徑小於0.5mm的硼細粉的含量為40質量%以下。
[發明效果]

本發明的硼構造體，具有高純度及特定的厚度。藉此，係實現破碎的容易性與高純度者，可藉由與破碎裝置的少量接觸，而進行破碎直到目標的粒徑。並且，藉由破碎而得的硼粉末，沒有致命性的污染，藉由按照需要進行蝕刻處理，而可以非常高純度的狀態進行提供。

因此，本發明的硼粉末，在進行拉升矽單晶的步驟中，具有使用作為摻雜劑所需的高純度性，且有用於作為具有適於作業的粒徑尺寸的摻雜劑。

（硼構造體）
本發明的硼構造體，其特徵在於：其係由減低金屬雜質濃度的硼而成，厚度為0.8～5mm，以1～3mm為佳。

亦即，本發明的硼構造體，如後所述，藉由限制硼的析出厚度而有效地抑制來自金屬基體的金屬成分的擴散。而且，由高度精製的鹵化硼的氫還原所致之製造方法，亦對硼的高純度化有所貢獻，而達成如上所述的低金屬雜質濃度。

在本發明中，作為硼構造體及硼粉末的金屬雜質，係由構成金屬基體的金屬、原料所含的金屬、構成析出裝置的金屬、來自破碎裝置的金屬等所致者，具體而言，可列舉鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮。鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅，大多起因於周邊裝置或環境、或原料等，並且，鎢、鉭、鉬、鈮、鈦，可認為是來自使用於硼析出時的金屬基體的污染。於本發明的硼構造體，鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各金屬元素的濃度，皆為0.1ppmw以下。硼所含的金屬的偵測極限，在目前為0.1ppmw左右。因此，在本發明的硼構造體，上述金屬雜質濃度皆在偵測極限以下。

於本發明的較佳實施形態之硼構造體，鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的合計，以0.9ppmw以下為佳，以0.5ppmw以下更佳。

此外，在本發明中，金屬濃度係藉由ICP-MS，測定使硼全溶解的溶液中的金屬濃度之值。根據ICP-MS，亦可分析上述以外的金屬，但於本發明的較佳實施形態之硼構造體，亦實質上不包含上述以外的金屬，其等皆在偵測極限的0.1ppmw以下。

並且，本發明的硼構造體的厚度上限，在將此破碎而得到硼粉末之情形中非常重要，在前述厚度超過5mm之情形，變得非常難以破碎，破碎時的污染顯著，而無法得到高純度的硼粉末。亦即，由於破碎變得困難，需要提高在破碎時所使用之由錘子等所致的衝擊強度，並且需要進行數次破碎操作。結果，來自破碎工具的金屬污染會劇增，而變得無法得到高純度品。但是，本發明的硼構造體，因厚度為5mm以下且可容易地破碎至指定的粒徑，故在所得之硼粉末中，可使來自破碎工具的金屬污染為非常低的程度。

並且，上述厚度的上限亦有效於用於防止硼析出時的污染。若形成在金屬基體上的硼的厚度變得過厚，則析出的硼的表面溫度與金屬基體界面的溫度差會變大。亦即，熱會變得難以從為熱源之金屬基體傳遞到反應表面。因此，為了將成長面的溫度保持一定，需要使金屬基體的溫度上升。結果，若保持一定的表面溫度使硼持續析出，則金屬基體界面的溫度會變高，而構成金屬基體的金屬成分，會擴散到析出的硼內部，而以無法藉由蝕刻處理等去除的雜質之形態殘留。如此的污染，有時被特稱為整體污染(bulk contamination)。在本發明，藉由限制析出厚度，而防止金屬成分從上述金屬基體擴散，成功得到高純度的硼構造體。

另一方面，在硼構造體的厚度較前述範圍薄之情形，所得之硼構造體的強度下降，在操作時破損而產生微粉，或被過度破碎而變得無法得到目標粒徑的硼粉末。

在本發明中，硼構造體的形狀並無特別限制，但在硼對後述的金屬基體的析出中，依賴於該金屬基體的形狀。例如，使用金屬芯線作為金屬基體之情形，所得之硼構造體，在去除芯線後，做成管狀體，在使其析出在金屬板之情形，硼構造體成為板狀體。工業上，在硼的析出使用金屬芯線較有利，硼構造體以管狀為佳。並且，在為管狀的硼構造體之情形，其內徑（直徑）以1.5mm以上為佳，以2～5mm更佳，進一步以2～3mm為佳。亦即，上述內徑越小，管狀體越緻密，而有難以破碎的傾向。並且，若內徑過大，則不僅芯線金屬的使用量會增加，在去除步驟中亦需要很大的勞力。不經濟。並且，在硼構造體為管狀之情形中，管狀構造的一部分亦可破損。在去除金屬芯線時，由於難以僅去除芯線，故有時構造體的一部分會破損。因此，在硼構造體為管狀之情形中，亦可為內壁面的一部分露出的舟狀。

硼構造體的厚度，係指析出在金屬基體時，與金屬基體的接觸面及析出後的最表面（成長面）之距離。例如，在金屬芯線上進行析出反應時，藉由去除金屬芯線而可得到管狀的硼構造體。此時硼構造體的厚度，係指管內壁面（與金屬芯線接觸的面）與管外壁面（成長面）的距離。並且，析出在板狀的金屬板時可得到板狀的硼構造體。此時，硼構造體的厚度，係指與金屬板的接觸面及板狀硼的最表面（成長面）之距離。並且，在厚度不同之情形中，將最大值作為厚度。並且，前述硼構造體的密度，以2.2g/cm³ 以上為佳，以2.3g/cm³ 以上更佳。

再者，前述硼構造體在使用作為前述摻雜劑之情形，為了抑制由中子的吸收所致之α射線的射出，為同位素之¹¹ B的比例，以95質量%以上為佳。

（硼粉末）
本發明的硼粉末，其製法並無特別限定，但以前述硼構造體的破碎物為佳。硼粉末的平均粒徑為0.5～3mm，以0.7～3mm為佳，進一步以0.8～3mm為佳，以1～2.5mm特別佳。並且，在本發明的硼粉末中，鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.3ppmw以下，以0.2ppmw以下為佳，以0.1ppmw以下更佳。藉由破碎本發明的硼構造體，可簡便地得到具有所期望的粒徑且金屬雜質濃度低的硼粉末。此外，硼粉末的平均粒徑係藉由篩所求得的中徑。

上述平均粒徑的範圍，係作為摻雜劑所要求的較佳粒徑，此粒徑可依據硼構造體的破碎程度而進行調整。在上述破碎中，本發明的硼構造體因非常容易破碎，故能藉由與破碎裝置的少量接觸而得到目標粒徑的硼粉末。因此，作成硼構造體的粉碎物時，金屬污染不會到達硼粒子的深部，可將金屬雜質濃度抑制地非常低。而且，藉由如前所述地破碎純度非常高的硼構造體，而可得到金屬雜質濃度非常低的硼粉末。

先前，已知將硼棒狀體破碎作成上述平均粒徑的硼粉末，但此粉末，破碎所造成的污染顯著，終究無法達成本發明的目標純度。因此，具有前述平均粒徑且同時降低金屬雜質量的硼粉末，可說是由本發明首次提供。

硼粉末的金屬雜質，大致分為製造前述硼構造體時所混入的整體污染、及破碎硼粉末時所混入的表面污染。在此，所謂整體污染，除了包含起因於製造硼構造體時的周邊裝置或環境、或者原料等的鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅之外，亦包含來自硼析出時使用作為金屬基體的鎢、鉭、鉬、鈮、鈦等的污染。並且，所謂表面污染，主要係來自破碎工具的金屬污染，鐵、鉻、鎢、鉬等。

本發明的較佳實施形態之硼粉末，其鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的合計為5ppmw以下，較佳為4ppmw以下，更佳為2ppmw以下。本發明的較佳實施形態之硼粉末，實質上亦不包含上述以外的金屬，其等皆在0.3ppmw以下，更佳為0.2ppmw以下，特佳為偵測極限的0.1ppmw以下。

本發明的硼粉末，藉由具有如此低的金屬雜質濃度，而在使用作為前述摻雜劑之情形，可有效地防止由該金屬雜質所致之不良狀況。

在藉由硼構造體的粉碎而製造硼粉末時，硼構造體的厚度方向會優先發生細微化。亦即，由於厚度為5mm以下，故從硼構造體的表面（成長面）朝向背面（接觸金屬基體的面）發生龜裂而破碎。因此，在硼構造體的內部的破壞少，大多以殘留相對向的兩面（亦即，硼構造體的表面（成長面）及背面（接觸金屬基體的面））的狀態而獲得構成硼粉末的粒子。硼構造體的表面（成長面）及背面（接觸金屬基體的面）皆平滑性高，表面狀態明顯與破斷面不同。本發明的較佳硼粉末，50質量%以上的粒子為殘留硼構造體的平滑面的狀態者。因與破斷面相比，平滑面的雜質附著較少，故與通常的破碎粉相比，本發明的硼粉末的表面污染降低。

硼構造體因可相對較容易地破碎，故破碎時無需施加過度的衝擊，可得到所期望的粒徑的硼粉末。並且，雖亦有在破碎時產生細粉的狀況，但其生成量少。於較佳的態樣，在剛破碎後的硼粉末中，粒徑小於0.5mm的細粉的比例為40質量%以下，更佳為20質量%以下。並且，於較佳的態樣，在剛破碎後的硼粉末中，全部粉末的60質量%以上，較佳為80質量%以上在粒徑0.5～3mm的範圍。因此，硼粉末不需要在破碎後進一步進行篩選，可使用作為摻雜劑。此外，亦可進行用於去除粒徑小於0.5mm的細粉之篩選。並且，針對粒徑超過3mm的粉末，亦可再次進行粉碎而得到0.5～3mm的粉末。

（硼構造體及粉末的製造方法）
本發明的硼構造體的製造方法，並無特別限制，但作為代表性的製造方法，可舉出在對經加熱的金屬基體同時供給由BX₃ （X係氯、溴、碘且不含氟）所示之鹵化硼與氫，且將鹵化硼進行氫還原，使硼在上述金屬基體上析出的方法中，以使析出在金屬基體上的硼的厚度成為0.8～5mm，較佳成為1～3mm之方式進行調整，析出結束後，去除金屬基體的方法。並且，硼粉末可藉由將上述所得之硼構造體進行破碎而得。此外，從得到高純度的硼的觀點而言，為原料氣體之鹵化硼及氫，皆較佳使用經精製成高純度的氣體為佳，以使用6N以上的精製氣體為特佳。

作為上述金屬基體，一般係金屬芯線、金屬板的形態。並且，作為材質，可良好地使用對析出於其表面的硼的擴散少的鎢、鉭、鉬、鈮、鈦等金屬。使用上述金屬芯線之情形，其直徑為1.5mm以上，較佳為2～5mm，更佳為2～3mm。如前所述，上述直徑越小，以管狀體的形態所得之硼構造體的內徑會變得越小，而有硼構造體會緻密化且變得難以破碎的傾向。上述金屬芯線的長度，並無特別限制，但由操作性而言，建議0.2～1m左右。另一方面，採用金屬板之情形，若考慮到強度與後述的去除容易性，則其厚度以0.1~1mm左右為佳，面積在操作處理上建議為0.01～1m² 左右。此等金屬基體的表面，以潔淨為佳，亦可在析出反應前施以清洗、蝕刻、熱處理等。

並且，金屬基體的加熱，可依據金屬基體的形狀而採用通電加熱、高頻波加熱等習知的加熱方式。具體而言，使用前述金屬芯線之情形，以通電加熱為佳，可藉由將金屬芯線的各端部連接在一對電極並通電而進行金屬芯線的加熱。

前述金屬基體的加熱溫度，係設定成在鹵化硼及氫的存在下會發生氫還原反應的溫度。具體而言，以800～1400°C為佳。反應時間只要為能得到所期望的厚度的硼構造體之時間即可。並且，亦可藉由增大原料氣體的供應量，而使硼構造體的析出速度增加。

再者，鹵化硼及氫對金屬基體的供給，以藉由將前述金屬基體收納在具有氣體供給口及氣體排放口的密閉容器，從氣體供給口供給鹵化硼及氫而進行的方法為佳。所供給的鹵化硼及氫，在密閉器具內與經加熱的金屬基體接觸，在其表面析出硼。並且，反應後的排氣，係由前述氣體排出口排放。金屬基體為金屬芯線之情形，作為此密閉容器，可良好地應用析出矽時所使用之鐘罩構造。並且，在上述方法中，鹵化硼及氫的供給比例，以H₂ /BX₃ 莫耳比計，一般為2～10。

藉由鹵化硼的氫還原而析出硼，藉此可得到密度為2.2g/cm³ 以上的緻密的前述硼構造體。以獲得緻密的硼構造體為前提，反應溫度較佳為1200℃以上，並且，較佳為將硼構造體的厚度設定成0.8mm以上。惟，若反應溫度變高，且硼構造體的厚度變厚，則有時來自金屬基體的雜質量會增大，故需要注意。

在本發明的硼構造體中，作為將為同位素之¹¹ B的比例調整成95質量%以上的方法，可舉出藉由習知的化學交換法提高為原料之鹵化硼中的¹¹ B同位素的比例之方法。使¹¹ B同位素比例為天然比例的80.1質量%的BF₃ 與茴香醚（C₆ H₅ OCH₃ ）的醚錯合物形成，藉由使此與BF₃ 的化學交換反應（¹⁰ BF₃ +¹¹ BF₃ ．C₆ H₅ OCH₃ ↔¹¹ BF₃ +¹⁰ BF₃ ．C₆ H₅ OCH₃ ）與蒸餾組合的反應蒸餾塔，而使¹¹ B的比例增加，可製造¹¹ B同位素比例為95質量%以上的BF₃ 。藉由將此BF₃ 氣化，並在別的容器中使其與昇華的AlX₃ （X為Cl、Br、I）氣體進行反應（BF₃ +AlX₃ →BX₃ +AlF₃ ），而可製造¹¹ BX₃ 經濃縮的鹵化硼。其後進行蒸餾精製，作成鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.1ppmw以下且¹¹ B同位素比例為95質量%以上的鹵化硼原料。此外，¹¹ B同位素比例，係指¹¹ B相對於全硼的比例。

硼析出後，去除金屬基體的方法並無特別限制，但以藉由由無水甲醇與溴而成的處理液，使金屬基體溶出而去除為佳。此種處理液的更具體例子係記載於日本特公昭56-49852號公報。在此金屬基體的去除操作中，雖亦淨化硼構造體的表面，但按照需要，亦可進行由氟酸、硝酸等蝕刻液所致之淨化處理、由純水所致之清洗等淨化處理。

硼構造體因具有適當的厚度，故容易粉碎，可藉由少量的粉碎能而進行粉碎，可有效防止由粉碎所致之往深部的污染。作為上述破碎手段，可無特別限制地採用習知的手段。具體而言，一般係靠人手使用錘子的破碎、使用搗碎機等的機械破碎，但與破碎的接觸時的摩擦少之由錘子所致的手工碎裂，可更加減少所得之硼粉末的污染而佳。前述粉碎，進行直至平均粒徑成為0.5～3mm，較佳為成為1～2.5mm。錘子頭部的材質並無特別限定，但從降低硼粉末的污染的觀點而言，可為由鎢或鉬等而成的超硬工具，並且，亦可為不鏽鋼、碳鋼等的通常的錘子。

並且，上述粉碎後，亦可按照需要，進行由氟酸、硝酸等蝕刻液所致之淨化處理、由純水所致之清洗等淨化處理。

如上所述，本發明的硼構造體容易破碎，可藉由與破碎裝置的少量接觸而粉碎至目標的粒徑。因而，因污染沒有達到深部，故按照需要，藉由進行前述淨化處理，而能得到鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、鋼、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.3ppmw以下的硼粉末。
[實施例]

為了更具體地說明本發明，以下揭示實施例，惟本發明並非限定於此實施例。在以下的實施例、比較例中，如以下般評估硼構造體的厚度、金屬雜質濃度、密度、¹¹ B同位素的比例、及硼粉末的平均粒徑、金屬雜質濃度、粒徑小於0.5mm的細粉的比例。

（硼構造體的厚度）
使用游標卡尺，測定在去除金屬芯線後的管狀硼構造體中，管內壁面（與金屬芯線相接的面）與管外壁面（成長面）的距離。測定5點以上，以其最大值作為硼構造體的厚度。

（硼構造體的金屬雜質濃度）
從硼構造體，取出約1g，溶解於硝酸。藉由ICP-MS，測定使硼全溶解的溶液中的金屬濃度（鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮）。

（硼構造體的密度）
以阿基米德法求得。

（硼構造體的¹¹ B同位素的比例）
以質量分析計測定從硼構造體所得之粉末，求取¹¹ B與¹⁰ B的比例。

（硼粉末的平均粒徑）
以篩進行分粒，製作直方圖，從粒子的累計體積求取中徑。

（硼粉末的金屬雜質濃度）
與硼構造體同樣地進行測定。並且，破碎時，使用頭部為不鏽鋼製的錘子。

（硼粉末中的粒徑小於0.5mm的細粉的比例）
硼析出後，求取粒徑0.5mm以下的細粉的重量相對於去除金屬芯線後的硼構造體的重量之比例。

（實驗例1）
實驗例1-1
準備底部的直徑為30cm、直筒部的高度為30cm、從底板到天花板部的高度為50cm的鐘罩型反應器。將直徑2mm、長度200mm的鎢芯線以成為逆U字型之方式立設在反應器內。將反應器內的空氣取代成氮，其後取代成氫。將芯線進行通電加熱，加熱至1200℃時，將鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.1ppmw以下之市售的BCl₃ 與H₂ ，以H₂ /BCl₃ 莫耳比成為5之方式進行混合，將混合而成的氣體以每分鐘10公升流放，使硼層在鎢絲上形成至指定厚度。取出所得之硼柱，使用由無水甲醇與溴而成的處理液（溴濃度︰200g-溴/公升）去除芯線部分而得到管狀的硼構造體。構造體係由結晶性硼而成，測定其厚度、金屬雜質濃度、密度。將結果示於表1。將此構造體，使用錘子（不鏽鋼製）以手工進行破碎而得到硼粉末。將此粉末以硝酸與氟酸的混合液清洗後，進行水洗，使其乾燥。分取所得之硼粉末的一部分，測定平均粒徑、金屬雜質濃度、粒徑小於0.5mm的細粉的比例。將結果示於表2。

實驗例1-2～1-5
改變硼的析出時間，改變硼構造體的厚度。測定各實驗例中之硼構造體的厚度、金屬雜質濃度、密度。將結果示於表1。與實驗例1-1同樣地粉碎、清洗所得之硼構造體。分取所得之硼粉末的一部分，測定平均粒徑、金屬雜質濃度、粒徑小於0.5mm的細粉的比例。將結果示於表2。從表1及表2可知，若硼構造體的厚度在0.8～5mm的範圍，則藉由將此粉碎，可得平均粒徑在0.5～3mm的範圍、細粉少、純度高的硼粉末。

此外，實驗編號1-1及1-5為比較例。若硼構造體的厚度薄（實驗編號1-1），則粉碎時會過度細微化，無法得到所期望的粒徑的硼粉末。並且，若硼構造體的厚度厚（實驗編號1-5），則大量混入來自周邊設備或芯線的雜質，且因難以粉碎故混入來自錘子的雜質，而粉末的粒徑亦變得過大。

（實驗例2）
實驗例2-1～2-5
除了將鎢芯線變更為鉭芯線以外，與實驗例1同樣地進行。將各實驗例中之硼構造體的厚度、金屬雜質濃度、密度示於表1。並且，將硼粉末的平均粒徑、金屬雜質濃度、粒徑小於0.5mm的細粉的比例示於表2。如由表1、表2可知，硼構造體的厚度與硼粉末的金屬雜質濃度之關係，顯示與使用鎢芯線之情形相同的傾向。此外，實驗編號2-1及2-5係比較例。

[表1]
表1 硼構造體
※ 實驗編號1-1、1-5、2-1、及2-5係比較例。

[表2]
表2 硼粉末
※ 實驗編號1-1、1-5、2-1、及2-5係比較例。

（實驗例3）
使市售之¹¹ B同位素的比例為天然比例的80.1質量%之BF₃ 與茴香醚（C₆ H5OCH₃ ）的醚錯合物形成，藉由進行此與BF₃ 的化學交換反應及蒸餾的反應蒸餾塔，而濃縮¹¹ B比例豐富的BF₃ 。

將所得之BF₃ ，以質量分析計測定¹¹ B的比例，結果¹¹ B的比例為97質量%。將此BF₃ 氣化，與昇華的AlCl₃ 氣體一起以莫耳比成為1︰1之方式進行流量調製並投入已加熱至250°C的容器，使其進行氣相反應，得到BCl₃ 。將如此所得的BCl₃ 以質量分析計測定¹¹ B的比例，結果11B的比例為97質量%。

與實驗例1-1同樣地進行氫還原而使此BCl₃ 形成硼構造體。所得之硼構造體係結晶性硼，密度為2.37g/cm³ 。將從此構造體所得之粉末，以質量分析計測定¹¹ B與¹⁰ B的比例，結果¹¹ B為97%質量%。由2mm厚的硼構造體，以相對於硼構造體為94%的產率，得到粒徑範圍為0.8～2.5mm且平均粒徑為1.6mm的硼粉末。硼粉末中的Ti、Al、Fe、Cr、Ni、Co、Cu、W、Ta、Mo、Nb的濃度皆在偵測極限的0.1ppmw以下。

無。

無。

Claims (11)

1. 一種硼構造體，其係由鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.1ppmw以下的硼而成，厚度為0.8~5mm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之硼構造體，其係管狀。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之硼構造體，其密度為2.2g/cm³ 以上。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之硼構造體，其中，為硼的同位素之¹¹ B，其比例為95質量%以上。
5. 一種硼粉末，其係如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之硼構造體的破碎物，平均粒徑為0.5～3mm，鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.3ppmw以下。
6. 如申請專利範圍第5項所述之硼粉末，其中鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.2ppmw以下。
7. 一種硼粉末，其平均粒徑為0.5～3mm，鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.3ppmw以下。
8. 如申請專利範圍第7項所述之硼粉末，其中鈦、鋁、鐵、鉻、鎳、鈷、銅、鎢、鉭、鉬及鈮的各濃度為0.2ppmw以下。
9. 如申請專利範圍第5至8項中任一項所述之硼粉末，其平均粒徑為0.7mm以上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之硼粉末，其平均粒徑為0.8mm以上。
11. 如申請專利範圍第5至10項中任一項所述之硼粉末，其中，粒徑小於0.5mm的硼細粉的含量為40質量%以下。