多晶硅锭生长及冷却过程中位错的形成与控制研究.pdfVIP

多晶硅锭生长及冷却过程中 位错的形成与控制研究 1 1 1 2 1* 周耐根 林茂华 许文祥 方海生 周浪 （1 南昌大学材料科学与工程学院/太阳能光伏学院） 2 华中科技大学 能源动力学院） 2013.11.8 常熟 9th CSPV 主要内容 1.多晶硅锭中位错的来源 2.原生位错形成及其影响因素的原子模拟 3.增殖位错形成与控制的有限元模拟 3.1 冷却过程中Tc2温度曲线优化 3.2 冷却过程中Tc1和Tc2的整体优化 3.3 冷却过程中硅锭出炉温度的考察 4.小结 1.多晶硅锭中位错的来源 •从无到有：原生位错--凝固中在结晶前沿形成的位错 ―凝固结晶过程实质上就是无序的熔融态硅原子排列 成有序的晶体硅的过程，过程中当某些硅原子排列错 误时，原生位错等晶体缺陷就形成了。 分子动力学模拟硅凝固生长过程中的原子结构图 （Ishimaru ，PRB 58 12583 ） 1.多晶硅锭中位错的来源 •从少到多：增殖位错--在应力作用下已有位错的成倍 复制增加  完整硅晶体中要形成原生位错需要GPa 量级应力，几乎不可能；而在硅熔点附 近，导致位错增殖所需应力水平，一说为 10MPa，为一般硅晶体生长中热应力能达 到的水平！  一般而言，位错增殖的量可以达到数 十乃至数千倍，故我们认为经受了热应力 的硅锭中大部分位错由增殖而来；但原生 位错是根。 1.多晶硅锭中位错的来源 证据： － 位错分布的高度局域化特性 － 大量黑丝：位错列的存在 Bad zone 50 μm 典型不同区域微观图像 Good zone 1.多晶硅锭中位错的来源 1600 Tc1 1400 加热电极 ) C Tc2 0 1200 熔体 ( e 硅锭 r u t 1000 隔热笼 a r