重掺杂硅微球的脉冲放电法制备研究

硅微球的制备是开发新型薄膜太阳能电池和选择性发射极电池的关键技术之一。采用重掺杂单晶硅(电阻率为0.01Ω·cm),在液体介质中利用脉冲放电方法产生局部瞬时高温,制备球状硅微粒。对比电火花线切割和电火花成形两种加工方法,通过对放电区域的温度场分布进行数值模拟,并采用SEM/EDS方法对其微观形貌和成分进行表征和分析,初步掌握了硅微球的形成机理。利用成形加工方法,成功制备出0.5～2μm的硅微球。     

纳秒激光熔覆硅纳米薄膜的仿真分析及实验研究

以重掺杂硼的纳米硅浆料为硼源,采用纳秒激光熔覆工艺,在钝化发射极及背接触(PERC)电池背面形成了重掺杂硼的硅熔覆层。通过建立三维瞬态温度场的有限元仿真模型,并利用单因素仿真实验,得到了激光工艺参数对温度场的影响规律,初步确定了各激光工艺参数的合理范围。利用极差分析获得了激光工艺参数与激光熔覆温度场分布的相互作用规律。将激光熔覆工艺兼容到PERC电池的制备实验中,结果表明:仿真模型与实验结果较为吻合,电池的平均光电转化效率提升了0.27%。     

工艺参数对TC4钛合金喷丸强化影响的仿真分析

利用有限元法针对TC4钛合金的喷丸强化过程,建立了数值模型。首先,运用Abaqus建立的TC4钛合金喷丸强化的有限元模型,分别计算喷丸速度分别为40、60、80、100 m/s的模型,结果表明：当喷丸速度逐渐增大的过程中,表面残余应力,最大残余压应力和残余压应力层厚度都逐渐增大;其次,建立的TC4钛合金喷丸强化的有限元模型,分别计算了垂直入射、入射角为10°和入射角为20°的模型,结果表明：随着入射角的增大,靶材的表面粗糙度并没有显著变化,但对残余压应力的影响不可忽视,主要体现在最大残余应力由607.3 MPa逐渐减小为504.4 MPa,降幅20.4%,残余压应力层的厚度由158.5μm降低到145.2μm,降幅8.4%。入射角度控制在0～10°之间最合适时可以使得喷丸强化效果最优。     

硼掺杂纳米硅薄膜的多脉冲激光熔覆数值模拟及实验研究

为研究多脉冲激光的热累积效应对硼掺杂纳米硅薄膜熔覆过程的影响,采用单温模型,利用三维有限元方法对激光与硅薄膜的相互作用过程中温度场的分布进行了数值模拟,得到了多脉冲激光耦合情况下的温度场变化规律。仿真结果表明:与单脉冲相比,在多脉冲激光作用下,峰值温度增加了3.2%,熔池尺寸扩大了18.75%,同时热影响区范围也明显增加;激光辐照后,熔覆层表面温度下降,但基体温度仍会继续上升,多脉冲热累积效应为纳米硅薄膜中硼元素扩散提供了有利条件。最后,通过单脉冲及多脉冲激光熔覆实验,分析了熔覆硅薄膜后的熔覆层表面状况的差异,并获得了激光熔覆辅助硼元素扩散的一般规律,为硼掺杂纳米硅薄膜的激光辅助扩散技术在半导体器件中的应用提供了条件。     

超精密表面研抛磨粒的研究进展

半导体材料的超精密加工是一种获得高表面质量和表面完整性的加工技术,研抛磨粒是实现半导体材料超精密加工的关键耗材之一。从研抛磨粒的组成方式和结构特点,概述了研抛磨粒的研究现状和发展趋势。首先,构建了研抛界面内半导体材料工件-研抛磨粒-研抛垫的接触模型,讨论了研抛磨粒的材质、形状、浓度、粒径等因素对半导体材料研抛质量和研抛效率的影响;其次,从材质和粒径等方面介绍了混合磨粒的研抛性能,以及相应的研抛机理;然后,从材料结构和化学作用等角度总结了复合磨粒在超精密加工技术中的应用;最后,展望了研抛磨粒未来的研究方向。