硅功率器件生产中控制少子寿命的电子辐照工艺

硅功率器件包括功率整流管和晶闸管,它们在冶金、城建、交通、化工、国防等各个部门中都得到广泛应用,相应产品不仅技术先进,而且节能效果十分明显。因此器件本身有着广阔的市场,尤其是高压大电流晶闸管及高电压的中速、快速器件处于供不应求的状态。为适应这种形势,生产硅功率器件厂家及有关研究单位都在为促进产品质量的提高和稳定以及获得更高的劳动生产率而探索先进的工艺过程。     

EWT背结电池中的激光刻槽及腐蚀工艺的研究

采用激光刻槽的方法制备电池背面结构,用化学腐蚀的方法对槽区进行清槽和刻蚀损伤层处理.当激光刻槽工艺参数为I=7.4A,v=50mm/s,激光步长为20μm时,通过改变腐蚀溶液浓度n、腐蚀温度T、和腐蚀时间t等工艺参数,可以有效控制槽区的几何形状.结果发现,当n=12%(w/v)、T=80℃、t=20～30min时,所得槽区表面平整光滑而侧壁垂直陡峭,同时损伤层也得到较为理想的刻蚀效果,能满足后续工艺的制备要求.激光刻槽工艺简单效率高,在保证电池效率的基础上降低了成本,适合EWT背结电池产业化.     

热退火对太阳电池用多晶硅特性的影响

对多晶硅片进行三步退火处理,用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和准稳态光电导衰减法(QSSPCD)测硅片退火前后氧碳含量及少子寿命,并对单晶硅片做同样处理进行比较。实验发现:经三步退火后,多晶硅比单晶硅氧碳含量下降的幅度大,这表明多晶硅内部形成的氧沉淀多,其体内的高密度缺陷如晶界、位错等对氧沉淀的形成有促进作用。多晶硅与单晶硅少子寿命大大提高,可能是由于高温退火后晶体内部形成氧沉淀及缺陷的络和物可以作为电活性杂质的吸除中心,从而减少了分散的载流子复合中心,提高了硅片的少子寿命。变化趋势的不同与晶体内部结构有关。     

硅表面钝化及对异质结太阳电池特性的影响

研究了不同的晶体硅表面钝化方法,测试分析了硅片的少数载流子寿命以及对晶体硅/非晶硅异质结(HIT)太阳电池性能的影响。发现适当时间的HF溶液处理、氢等离子体处理和表面覆盖约3nm的本征非晶硅层能有效提高硅片的少子寿命,从而提高HIT太阳电池的开路电压。对电池制备工艺综合优化后,得到了基于n型晶体硅的光电转换效率为16.75%(Voc=0.596V,Jsc=41.605mA/cm2,FF=0.676,AM1.5,25℃)的HIT太阳电池。     

多孔硅对单晶硅少子寿命影响状况的研究

以p型单晶硅片为研究对象,在单晶硅片表面采用化学腐蚀方法制备多孔硅层,通过实验选取制备多孔硅的最佳工艺条件,采用SEM观察多孔硅表面形貌,以及用微波光电导法测试少子寿命的变化情况。结果表明,在相同的腐蚀溶液配比条件下腐蚀11min得到的多孔硅层的表面形貌最好,孔隙率最大。在850℃下热处理150min时样品少子寿命的提高达到最大,不同腐蚀时间的样品少子寿命提高程度不同,腐蚀11min的样品少子寿命提高最大,约有10%左右。多孔层的形成伴随着弹性机械应力的出现,引起多孔层-硅基底界面处产生弹性变形,这有利于缺陷和金属杂质在界面处富集。另外,多孔硅仍具有晶体结构,但其表面方向上的晶格参数要比初始硅的晶格参数大,也有利于金属杂质向多孔层迁移。     

多晶硅扩散氧化层对太阳电池性能的影响

重点研究了多晶硅扩散氧化层对电池性能的影响,并对大规模生产多晶硅扩散工艺进行了优化研究。采用少子寿命测试仪分析了扩散前后的硅片少子寿命,发现当扩散氧化时的干氧流量控制在2800sccm,扩散后的方块电阻控制在60～70Ω/□时,扩散后硅片少子寿命最高达到了10.45μs,与扩散前的硅片少子寿命相比延长了5倍多;此时的太阳电池并联电阻和短路电流分别高达40.4Ω和8522mA,光电转换效率也由16.69%(干氧流量2000sccm)提高到了16.83%。此外,主要针对扩散氧化层对片内方阻均匀性及少子寿命的影响做了解释。     

硅单晶中非平衡载流子寿命与注入水平的关系研究

阐述了硅单晶中非平衡载流子寿命与注入水平的函数关系以及少子寿命与复合寿命的区别,通过变光强测量得到一组寿命与注入水平的实测数据,用拟合法求得少子寿命及复合寿命与注入水平的函数曲线,所得结果与S-R-H理论模型相符.根据理论与实验成果,提出改进寿命测试一致性的方案,同时为发行少子寿命标准样品奠定了基础.     

石英陶瓷坩埚对多晶硅铸锭质量的影响

分别从多晶硅铸锭利用率、少子寿命和外观质量三个方面对比分析了三个不同厂家的石英陶瓷坩埚对多晶硅铸锭质量的影响。对比分析各项指标后,判断b厂家的坩埚性能优异,得到的多晶硅铸锭质量最好,适合于大规模生产。     

电流冲击对长波光导MCT探测器的影响

对长波光导MCT红外探测器进行了大电流长时间的冲击，对比了冲击前后探测器的电阻温度特性，并用该参数研究了器件的电学参数；测量了冲击前后探测器的黑体性能变化、响应光谱以及少子寿命. 实验结果显示：短时间（42mA, 70h）的电流冲击对探测器性能影响不大，探测器组分减小，截止波长变长；冲击时间长到（42mA, 100h）一定程度后，探测器性能有不同程度的下降，组分变大，截止波长变短. 这是因为电流产生的热效应加强了Hg扩散效应，从而使器件截止波长发生变化.     

LPE—n—In0.53Ga.047As中少子扩散长度的研究

本文用表面光伏法(SPV)测定了在(100)晶向 InP 衬底上液相外延生长的晶格匹配的In_(0.53)Ga_(0.47)As 外延层中的少子扩散长度。已测得的典型结果为:N_D=5×10~(15)cm~(-3),L_P=2μm;N_D=1.2×10~(18)cm~(-3),L_P=0.85μm。此外,还给出了不同浓度(N_D)的 n-InGaAs 中少子扩散长度的变化情况。发现当 N_D 增大时,L_P 随之下降,并且 L_P 下降幅度在高浓度范围内明显加剧。研究结果表明,对于三元合金 n-In_(0.53)Ga_(0.47)As 材料,只要满足一定测试条件,并对样品表面进行必要处理,用 SPV 法测量扩散长度是可行的。