φ200mm太阳能电池用直拉硅单晶生长中导流系统的研究

利用数值模拟,对CZ硅单晶生长系统中导流系统调整和改进,得到不同导流系统下的氩气流场和全局温场. 研究发现在导流系统中引入导流筒及冷却功能后,氩气流场得到明显的改善,晶体中纵向温度梯度均匀性改善,固液界面趋于平坦,有利于结晶潜热的散发和单晶径向电阻率的均匀性. 研究表明改进导流系统能提高结晶潜热散发速率,有利于提高晶体拉速.     

φ200mm太阳能电池用直拉硅单晶生长中导流系统的研究

利用数值模拟,对CZ硅单晶生长系统中导流系统调整和改进.得到不同导流系统下的氩气流场和伞局温场.研究发现在导流系统中引入导流筒及冷却功能后,氩气流场得到明显的改善,晶体中纵向温度梯度均匀性改善,同液界面趋于平坦,有利于结晶潜热的散发和单晶径向电阻率的均匀性.研究表明改进导流系统能提高结品潜热散发速率,有利于提高晶体拉速.     

复合式热屏对φ200mm CZSi单晶生长速率和氧含量的影响

对φ200mm太阳能CZSi单晶生长的传统热场进行了改进,施加了复合式热屏.对改进前后热场温度梯度、单晶氧含量进行了实验分析,并对该系统的氩气流场进行了数值模拟.研究了复合式热屏影响拉速和单晶氧含量的机理.实验表明本文采用的复合式热屏和氩气流场可以提高拉速,降低硅单晶氧含量.     

复合式热屏对Φ200mm CZSi单晶生长速率和氧含量的影响

对Φ200mm太阳能CZSi单晶生长的传统热场进行了改进，施加了复合式热屏. 对改进前后热场温度梯度、单晶氧含量进行了实验分析，并对该系统的氩气流场进行了数值模拟. 研究了复合式热屏影响拉速和单晶氧含量的机理. 实验表明本文采用的复合式热屏和氩气流场可以提高拉速，降低硅单晶氧含量.     

Si1-xGex单晶用热系统改进

阐述了对原GaAs单晶拉制用LEC单晶炉热系统进行改造使其适于Si1-xGex单晶生长的过程。借助数值模拟的方法分析了晶体生长区域内的温度分布情况，并通过分析发现了原有热系统的不足。重新对原热系统进行了改造，添加了起到保温和氩气导流作用的热屏和上保温装置，使原来的敞开式热场变为密闭式热场，满足了SihGe；单晶拉制的要求。通过具体实验和数值模拟结合，分析了氩气流场及不同流场对晶体生长的影响，发现并改进了单晶炉的氩气供给装置存在的问题。     

水环式真空泵在直拉单晶炉上的应用

分析了采用滑阀式真空泵直拉单晶炉真空系统的缺点;通过改造真空系统,将水环式真空泵应用在直拉单晶炉设备上,提高了直拉单晶炉的整体性能.     

直拉单晶炉减薄型加热器的数值模拟与实验分析

在直拉单晶炉中使用一种减薄型加热器替代原加热器,改变了单晶炉的热场温度分布。通过有限元模拟分析软件对减薄型加热器进行模拟分析,模拟结果指出减薄型加热器对提升单晶拉速、降低单晶炉功耗具有促进作用。通过对比两种加热器装料量,并进行单晶生长对比实验,实验指出,减薄型加热器在引晶、等径、收尾阶段均降低了功耗,提升了拉速。最后,数据分析指出减薄型加热器的经济性比原加热器有一定提升。     

单晶炉保温与热屏优化的数值模拟与改造

改进CG6000型单晶炉的热场,增加下保温碳毡和上保温罩,改一段式导流筒为三段式导流筒。通过CGsim模拟软件的晶体生长模拟,对比了改进前与改进后的热场,模拟分析指出改进后热场加热功率降低,熔体温场改善,晶体﹑熔体轴向的温度梯度均升高,拉晶速率提升。通过单晶生长实验,验证了热场功率的降低和等径拉速的提高,改善在等径生长的后期更为明显。     

碳/碳复合材料应用于直拉硅单晶生长的研究

介绍了热系统在直拉硅单晶中的作用,对比了石墨与碳/碳复合材料的生产过程和性能特点与差异.通过在单晶炉上的实验应用,证明了碳/碳复合材料比石墨材料具有更好的实际应用效果,在直拉硅单晶领域具有很好的应用潜力.分析了碳/碳复合材料的一些不足,并提出了相应的解决方案.     

密闭式热场下<111>晶向Si单晶高晶转生长研究

在Kayex CG6000单晶炉上采用优化的350 mm密闭式热场,在23~25 r/min高晶转下用直拉法拉制出了Φ76.2~125 mm、n型高阻<111>晶向Si单晶,单晶的外形和径向电阻率均匀性良好。对<111>晶向Si单晶在高晶转下生长容易出现扭曲变形、棱面较宽现象的原因进行了分析。通过添加热屏,加强热场的保温和热屏的隔热作用,及缩小等径生长阶段熔Si液面与热屏间的距离,提高了晶体结晶前沿的温度梯度。从而避免了<111>晶向Si单晶的扭曲变形,减小了单晶棱面宽度,同时有利于消除晶体的漩涡缺陷。     

直拉单晶炉直流加热电源谐波对设备的影响与治理

介绍了谐波的产生原理及对直拉单晶炉电源的影响和危害，安装一种滤波器，提高了供电质量，满足了设备的热场要求，并通过检测仪器得到了验证，该装置已在实际工作中成功应用。     

大直径InP单晶生长研究

生长高质量、大直径的单晶是当前InP晶体生长的发展方向,减少孪晶的产生一直是InP单晶生长技术的研究重点.通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程中的几个重要因素包括加热器和保温系统、掺杂剂、坩埚和生长参数等的分析,设计了合适的热场系统和生长条件,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计并制造的高压单晶炉内首先将In和P进行合成,然后采用后加热器加热、坩埚随动等技术重复生长了直径为100～142 mm的大直径InP单晶.讨论了关于避免孪晶产生的关键技术,所提到的条件都得到优化后,单晶率就会大幅上升.     

直拉区熔联合法硅单晶生长技术研究

通过直拉工艺生长直径60 mm的N型100单晶,之后以该单晶作为原料,采用区熔工艺生长成50 mm(2英寸)N型111单晶,单晶的电阻率为2.71~5.35Ω·cm,少子寿命为500~750μs,氧碳含量均低于1×16 cm-3。实验表明,通过直拉工艺和区熔工艺联合方式研制的低阻硅单晶具有电阻率控制准确、氧碳含量低、工艺易于实施等特点。同时,对直拉区熔联合法生长单晶的技术特点进行了探讨。     

半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

SiGe合金单晶生长研究

通过改进SiGe单晶生长热场和Ar气流动方式,并采用合适的生长速度,优化调整SiGe单晶生长控制工艺参数,有效控制了SiGe单晶的位错密度.采用直拉(CZ法)在国产TDR-62Si单晶炉上,采用150 mm密闭式热系统,生长出了Ge质量分数为9.79%～12.92%、φ为50～60mm的SiGe单晶.可应用于X射线单色器、探测空间γ射线的透镜及热电器件,还可用作部分光电器件和量子阱器件SiGe同质外延生长的衬底.     

基于原位合成法的InP单晶炉合成装置设计

基于磷蒸气注入原位合成技术及液封直拉磷化铟(InP)单晶的原理,设计了CZ-50型InP单晶炉。介绍了该单晶炉的主体结构,特别是原位合成装置的结构。该装置不仅可以实现磷蒸气注入法原位合成InP多晶材料,并且根据InP材料合成及单晶生长的特殊性,对该装置进行了结构创新设计:在炉盖上设计并安装了一套可升降的热偶测温装置,实现了在生产过程中,对坩埚内熔体温度进行在线测量;通过在炉体内部加设观察窗遮挡装置及对观察窗进行加热的方法,解决了长期以来InP材料合成及单晶生长过程中由于磷的挥发特性所导致的观察窗污染问题。     

高真空拉制硅单晶

本文分析了在用直拉法拉制单晶时,热场性质随真空度不同而变化的规律。真空高到一定程度,即气体分子自由程小于炉膛尺寸时,使气体分子由导热状态转入“绝热”状态,致使热场纵向温度梯度明显减小。通过调整热场     

φ60mm掺碲GaP单晶的研制

用高压液封直拉法制备大直径GaP单晶重要的是控制拉制参数,如埚位、氧化硼厚度、热场、晶体坩埚直径比等.实验采用浮舟技术控制晶体直径,调整和控制参数使得晶体固液界面在拉制过程中始终凸向熔体,这对获得单晶非常重要.分析了晶体中电阻率、载流子浓度分布及位错分布.采用X射线双晶衍射对晶体质量进行了测试分析.     

水冷系统对直拉法生长大直径硅单晶拉速的影响

在直拉法生长大直径硅单晶过程中,单晶炉内的温度梯度直接影响单晶生长的质量.分析了炉体内添加水冷板后循环水流速对系统固相温度梯度的影响.研究发现在不影响单晶炉内固液界面处熔体表面温度的前提下,增大固液界面处固相温度梯度可有效提高晶体生长速率.但若冷却水流速过大,熔体可能生成新的不规则结晶核,凝固在晶体界面导致晶变.当单晶炉体内放置水冷板时,改变水冷板水流速大小可调整系统的温度梯度.通过仿真得出当循环水温度为296.15 K时,生长14英寸(1英寸=2.54 cm)硅单晶最适水流速约为55 L/min.经过对比实验得出,在晶体生长的过程中,炉体内加水冷板后的晶体生长速率逐渐高于未加水冷板的,最大生长增速约为9％.