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氘:原料紧缺,需求增加,价格飞涨

氘:原料紧缺,需求增加,价格飞涨 中科富海
2023-03-23
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加拿大重水生产↓    半导体OLED需求↑    价格1年翻倍

晓星化学、KC、TEMC本地化、客户测试中

▲ 韩国每季度进口的氘(单位:千美元,来源:韩国国际贸易协会)


半导体、OLED、光纤等生产工序中使用的氘(D2,Deuterium)的价格因原料重水(D2O)的供需不稳定以及需求增加而急速上涨半导体微型化进程。国内特种气体企业也有望在本土化进程中成为新的增长点。

据(韩国)国内特气行业人士了解,近一年来,氘的价格上涨了一倍多。价格上涨是因为电子行业对半导体、OLED、光纤的需求不断增加,而重水这种原材料是战略物资,在供需不畅的情况下减少供应。

D2 是一种用于半导体和光缆热处理工艺的气体。当在半导体工艺中掺杂杂质时,通过将晶圆加热至约400℃持续约1小时来执行退火以在离子注入后立即去除对半导体晶圆晶格的损伤。以前使用的是氢,但如果用D2代替,已知同位素运动效应大大降低了半导体晶体管的热电解效应,寿命增加10到50倍。

▲ 轻氢、重氢、氚(来源:德语维基百科


特别是,为了解决由于半导体微细化工艺的强化,栅极绝缘膜的厚度变得比极限更薄而导致的漏电流问题,High-K(高介电常数)(HfO2、HfSix、HfAlx )绝缘薄膜和D2应用的热处理工艺这变得越来越重要。高 K 绝缘膜的缺陷大约是现有绝缘膜 (SiO2) 的 100 倍,因此优化热处理工艺至关重要。

在OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)产业中,在显示产业取代LCD迅速成长,D2用于生产直接关系OLED有机材料寿命的荧光蓝材料。应用与现有氢结合的化合物中D2置换氢的技术,使薄膜成为非晶态,提高耐热性,从而使OLED器件的寿命较现有器件提高20%,实现高清晰、轻薄拍摄。

在将世界连接到互联网的光纤行业中,D2 替代了硅光纤,用于提高寿命和效率。此外,作为核聚变的关键反应材料、生物技术中的质谱分析、下一代高能激光武器的关键材料,作为未来的高级能源备受关注,需求不断增加。

▲ 使用氘和氚的核聚变原理


为了将D2用于工业用途,重水必须经过净化、电解、净化等几步提纯。然而,随着所需重水供应量的减少,供需趋紧。

重水是水分子中的氢被二氢(一个质子,一个中子)取代的水,它存在于海水中,但由于它非常小,通过电解大量的水从重水中分解出氢,包括重水,并产生氢气,它是通过浓缩其中的二元素而产生的。此时,用重水(101.4℃)与水(100℃)的沸点之差或双(-249.7℃)与氢(-252.5℃)的沸点之差,即需烧开大量的水,需要燃料和电力。

重水具有吸收中子的特性,在重水反应堆中用作慢化剂或冷却剂。加拿大的重水反应堆“CANDU(加拿大氘铀)”是一个代表性的例子,韩国目前在月城有四个CANDU反应堆。

由于重水是核电站必不可少的材料并且难以生产,因此生产商仅限于加拿大、印度、阿根廷罗马尼亚和挪威等少数运营 CANDU 的国家。目前,世界上最大的重水厂是加拿大的布鲁斯重水厂,建于1979年,年生产能力700吨。进口到韩国的大部分灰水都是在加拿大生产的。据韩国国际贸易协会称,2022年韩国进口重水金额为715万美元,其中加拿大录得586万美元,其次是美国(81万美元)。

由于重水是战略物资,进口线不易改变,供需告急。1月韩国重水进口额为29万美元,美国进口额为29万美元,完全替代加拿大进口。特别是1月份进口量为315公斤,远低于去年月均进口量(13795公斤)。由于去年能源价格飙升,重水本身价格大幅上涨,而D2由于供应短缺,价格在一年内翻了一番。

 

韩国大部分D2依赖进口,由于电子行业需求扩大,从2021年起进口数量和数量明显增加。

去年,韩国D2进口额创下2975万美元的历史新高,同比增长82%。重量方面,为18603公斤,比上年增长33%。进口绝对依赖美国(2279万美元)和中国(565万美元)。

生产D2的公司是林德、液化空气、美西森特种气体、大阳日酸、日本昭和、梅塞尔、史密斯化学等全球工业气体公司。近期,(韩国)国内的晓星化学、KC Industrial、TEMC(TEMC)纷纷本土化挑战(韩国)国内外市场。


此文摘抄自网站:

http://www.amenews.kr/skin/news/basic/view_pop.php?v_idx=52652


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