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碳、氧、氮对多晶硅品质的影响

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发表于 2009-11-4 09:43:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
各位大哥,有哪位知道在多晶硅制生产中,碳、氮、氧对其影响是什么?有多大?
还有在成品多晶硅制造产品(如利用到太阳能上)时会不会有碳、氮、氧等杂质进入,进入后又对产品有什么影响!
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发表于 2009-11-4 15:38:34 | 显示全部楼层
在网上查的:
硅中的碳元素
    硅中的碳元素来源也有两个,一个是金属硅中所带来的。如果金属硅吹氧不充分,可能会将一些碳元素带入硅中,另外,在多晶硅和单晶硅炉中,由于通常采用石墨加热件和碳毡保温体,因此在高温下会有碳蒸汽的挥发进入到硅中,也会增加硅中的碳含量。
   但由于碳的分凝系数只有0.07,因此,在定向凝固时,碳将聚集在硅锭的顶部,或单晶硅坩埚的锅底。
碳也是IV族元素,与硅同族,因此,C在硅中不会产生施主或受主效应。不过,碳的存在也会对硅的性质造成影响。
    通常,在直拉单晶和多晶硅铸锭的时候,碳自身时很难形成沉淀的,也很难与氧生成氧沉淀或碳氧复合体。但是,如果在从高温到低温又向高温进行退火处理的时候,则硅中的碳浓度和氧浓度同时发生变化,因此,有专家推测在退火过程中,碳氧将发生复合,或促进氧沉淀的生成,因为碳原子往往能够成为氧沉淀的核心,形成原生氧沉淀。但这种沉淀是不稳定的,在高温下,又会溶解,导碳氧浓度又上升。
    虽然有理论认为碳原子因原子半径小,容易造成晶格畸变,造成氧原子在附近偏聚而形成氧沉淀的异质核心,从而对材料产生正面的影响。但如果碳过多的话,将会与硅反应,产生一定数量的碳化硅,碳化硅沉淀导致晶格位错,形成深能级载流子复合中心,从而影响少子寿命。这个负面影响可能要比碳原子单质的正面影响要大得多。
硅中的氮元素
    硅中的氮元素的存在,好像是好处多于坏处。氮能够增加硅材料的机械强度,抑制微缺陷,促进氧沉淀。浙江大学国家硅材料重点实验室的阙端麟先生首创氮气氛下拉单晶,就是利用氮的这些优点的。
    但是,在物理法多晶硅的生产过程中,由于不少是采用氮气保护,而且坩埚涂层里面的氮化硅在高温下也会部分与硅反应,或者氮化硅颗粒直接进入硅液中,将导致细晶的产生,增加晶界数量,最终影响太阳能电池的性能。
    在多晶硅的结晶过程中,氮还可以与氧作用,形成氮氧复合体,影响材料的电学性能。但由于氮氧复合体是浅能级,而且氮的固溶度很低,因此,对材料的影响不是很大。
    总体说来,如果C、O、N等元素的杂质浓度能够小于10~20ppm,那么,对作为太阳能用途的硅材料来说,就没有什么副作用了。这个结论可能和某些“权威”的结论不同,但却是从实践中总结出来的。相信现在许多太阳能电池厂、单晶厂的技术负责人内心很明白这一点。
    把这些元素消除到20ppm以下,并不是很困难的事情。主要还是由于这些元素的性质比较活跃,容易形成化合物,之后被从硅材料中带出的缘故。
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