對(duì)于多晶硅和單晶硅光伏應(yīng)用，氧是一個(gè)關(guān)鍵的雜質(zhì)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致氧化硅的形成，增加晶體硬度，使下游加工變得復(fù)雜。研究第一作者阿米爾·雷扎·安薩里·德茲福利(Amir Reza Ansari Dezfoli)指出，氧缺陷還會(huì)縮短體積壽命，增強(qiáng)位錯(cuò)處的復(fù)合活動(dòng)。
德茲福利表示，研究團(tuán)隊(duì)專注于通過(guò)修改Czochralski(CZ)拉晶機(jī)中的加熱器設(shè)計(jì)來(lái)控制氧雜質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)，僅通過(guò)簡(jiǎn)單改變加熱器設(shè)計(jì)配置，即可顯著降低氧原子濃度。
研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)模擬研究了加熱器設(shè)計(jì)和熱源分布，然后在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。模擬基于直徑為200毫米、長(zhǎng)度為700毫米的硅錠CZ晶體生長(zhǎng)，采用四種不同的加熱器設(shè)計(jì)，加熱器由石墨制成，頂部長(zhǎng)度從500毫米到200毫米不等。
實(shí)驗(yàn)裝置使用了500毫米的加熱器高度(H1)，并通過(guò)傅里葉變換紅外光譜(FTIR)數(shù)據(jù)分析測(cè)量了錠中心線沿軸向晶體中的氧濃度。驗(yàn)證比較證實(shí)了模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的高度一致性。
研究得出結(jié)論，加熱器設(shè)計(jì)顯著影響溫度分布和熔體模式，進(jìn)而影響氧氣分布及其傳輸機(jī)制。改變H1長(zhǎng)度對(duì)氧氣分布有顯著影響。
目前，該團(tuán)隊(duì)正在準(zhǔn)備推出第一個(gè)離散模型，用于模擬CZ工藝中晶體起源粒子(COP)的形成和空洞缺陷的形成。這將為硅片生產(chǎn)行業(yè)提供基于模擬的質(zhì)量控制新可能性。
相關(guān)研究成果已發(fā)表于《熱能工程案例研究》雜志的《CZ硅生長(zhǎng)中氧還原加熱器設(shè)計(jì)的工程見(jiàn)解》一文中。
