空气耦合Lamb波在单晶硅中的传播特性和缺陷检测研究.pdfVIP

学兔兔 第 51卷第 12期 机 械 工 程 学 报 v01．51 NO．12 2015 年 6 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jun． 2O15 DoI： 1O．3901，JM E．2015．12．001 空气耦合 Lamb波在单晶硅 中的传播特性和 缺陷检测研究水 何存富 刘岳鹏 刘增华 吴 斌 (北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 100124) 摘要：单晶硅是制造硅太阳能电池的主要材料之一，但其中的各类缺陷对其光电转换效率影响颇大。针对这些问题，采用空 气耦合Lamb波检测方法对单晶硅产品的质量进行快速评价。理论计算Lamb波在各向异性的单晶硅中的频散 曲线，得到Lamb 波在不同方向上的理论速度分布；利用空气耦合超声传感器在(001)晶面的单晶硅中激励出A0模态的Lmab波，研究200kHz 频率下Lamb波的入射角度与信号幅值的关系，确定最优入射角度为 l3。。采用相位谱的方法计算A。模态的相速度，试验结 果与理论值吻合 良好。利用波包幅值法和相关函数法分别计算 A。模态的群速度，结果说明相关函数法测得的群速度与理论 值误差更小；采用扫描方法对单晶硅进行缺陷检测，通过计算接收信号与参考信号的相关系数，确定出缺陷的位置和大小。 关键词：单晶硅；空气耦合；Lmab波；相关系数；缺陷检测 中图分类号：TB553 Air-coupledLambW avesPropagationCharacteristicsandDefect DetectioninM onocrystallineSilicon HECunfu LIU Yuepeng LIU Zenghua WU Bin (CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedElectronicsTechnology, BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124) Abstract：M onocrystallinesiliconisoneofthemainmaterialsthatisusedtomakesiliconsolarcells．However,allkindsofdefects existinginmonocrystallinesiliconhaveagreatinfluenceonthephotoelectricconversionefficiency．Inordertosolvethisproblem， air-coupledLma bwavestestingmehtodisproposed toachieverapidquality evaluationofmonocrystallinesilicon products．The dispersioncurvesofLambwavesinanisotropicmonocrystallinesiliconarecalculatedtheoretically．Thevelociyt distributionof Lmabwavesatdifferentdirectionsisobtained．A0modeofLambwavesisexcitedinthemonocrystallinesiliconof(001)crystal planebytheair-coupledrtna sducers．Therelationshipbetweenhteincidentna gleofLambwavesna dthema plitudeofsignalat200 kHzisinvestigated，bywhich13。ischosenastheoptimalincidentangle．Thephasevel