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单晶硅制备方法

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单晶硅制备方法我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近 15 年来形成产业化最快的。单晶硅,英文,Monocrystallinesilicon。是硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到 99.9999%,甚至达到 99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。用途:单晶硅具有金刚石晶格,晶体硬而脆,具有金属光泽,能导电,但导电率不及金属,且随着温度升高而增加,具有半导体性质。单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第 MA 族元素,形成 P 型半导体,掺入微量的第 VA 族元素,形成 N 型,N 型和 P 型半导体结合在一起,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能。单晶硅是制造半导体硅器件的原料,用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。在开发能源方面是一种很有前途的材料。单晶硅按晶体生长方法的不同,分为直拉法(CZ)、区熔法(FZ)和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材,外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。直拉法直拉法又称乔赫拉尔基斯法(Caochralski)法,简称 CZ 法。它是生长半导体单晶硅的主要方法。该法是在直拉单晶氯内,向盛有熔硅坩锅中,引入籽晶作为非均匀晶核,然后控制热场,将籽晶旋转并缓慢向上提拉,单晶便在籽晶下按照籽晶的方向长大。拉出的液体固化为单晶,调节加热功率就可以得到所需的单晶棒的直径。其优点是晶体被拉出液面不与器壁接触,不受容器限制,因此晶体中应力小,同时又能防止器壁沾污或接触所可能引起的杂乱晶核而形成多晶。直拉法是以定向的籽晶为生长晶核,因而可以得到有一定晶向生长的单晶。直拉法制成的单晶完整性好,直径和长度都可以很大,生长速率也高。所用坩埚必须由不污染熔体的材料制成。因此,一些化学性活泼或熔点极高的材金属 1001覃文远3080702014料,由于没有合适的坩埚,而不能用此法制备单晶体,而要改用区熔法晶体生长或其他方法。直拉法单晶生长工艺流程如图所示。在工艺流程中,最为关键的是“单晶生长”或称拉晶过程,它又分为:润晶、缩颈、放肩、等径生长、拉光等步骤。图 1:直拉法工艺流程1、将多晶硅和掺杂剂置入单晶炉内的石英坩埚中。掺杂剂的种类应视所需生长的硅单晶电阻率而定。2、熔化当装料结束关闭单晶炉门后,抽真空使单晶炉内保...

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