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硅晶体中热施主研究

2019-07-19 16:11

一、前.J一口C.S.Fuller等人「‘J在1954年首先发现直拉硅一单晶的施主效应,被称为热施主(TD),·即是直拉硅单晶在300。~550。范围内进行热处理时,会产生大量的施主,使n型硅单晶的载流子浓度增加,电阻率下降,而使P型硅单晶的载流子浓度被复合而减少,电阻率上升,最终能转变成n型硅单晶。经过三十多年的研究,取得了许多成果,但由于热施主行为的复杂性,许多性质仍然没有明确的结论。用作大规模。超大规模集成电路的直拉硅单晶材料,要求有高的电学稳定性,但热施主的出现,使材料的电阻率严重不稳,甚至产生反型,多年来热施主的问题一直是硅材料研究的重点之一〔,,”。近年来,许多新的实验技术投入应用,如傅立叶红外光谱仪(FTIR),深能级瞬态谱仪(DLTS),电子顺磁共振(EPR)、光致发光(PL)、高分辨电子显微镜(HREN)、光热离子谱(PTIS)和电子核双共振(ENDR)等,使研究者对热施主的认识更加深入。本文在阐述热...

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氧是直拉单晶硅中最主要且无法避免的杂质之一。氧在硅中通常处于间隙位置,其浓度通常为(5-10)×1017cm-3。间隙位置的氧原子可以与其他杂质原子或者空位结合形成相关复合体,会对晶体硅产生非常不利的影响。硅中的氧在低温热处理过程中会形成热施主,而在高温热处理过程中会形成氧沉淀,两种缺陷均会对材料和器件产生一定的负面影响。因此,深入探究直拉单晶硅中的氧及氧相关缺陷的性质对于提高硅片及器件的性能来说就有非常重要的意义。本论文主要研究了氧相关热施主的基本性能及其对硅异质结太阳电池性能的影响,并探究了其具体的影响机理。此外,本论文探究了金属沾污及氢钝化对氧沉淀电学性能的影响。本文所取得的研究成果如下:(1)探究了氧相关热施主对硅异质结太阳电池性能的影响。实验结果发现,一定浓度的热施主会对硅异质结太阳电池的性能产生很大的不利影响。当热施主.的浓度接近1015cm-3时,太阳电池绝对效率降低了1%左右。微波光电导衰减仪(MW-PCD)...

(本文共81页)

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太阳能光伏发电是解决世界能源危机和环境污染的重要途径。目前硅晶太阳电池占据了光伏市场约88%的份额。硅晶材料的热改性指通过热处理或优化硅晶太阳电池制造中的热过程参数来提高晶体硅材料的光伏应用性能。它是一条低成本地提高硅晶太阳电池转换效率的重要的潜在途径。本文系统地研究了热过程参数对晶体硅中杂质状态与分布、缺陷密度的影响,以其由此导致的晶体硅电学性能的变化规律。所涉及的硅晶材料包括直拉单晶硅与定向凝固铸造多晶硅。研究主要取得以下结果:1、发现铸造多晶硅在连续冷却过程中,间隙固溶态的杂质氧有很强的沉淀趋势,而替位固溶态的碳则不然。前者在高达10℃/s的冷却速率下仍会发生可观沉淀析出;而后者在低至0.017℃/s冷却速率下也基本不发生沉淀析出。计算分析显示,硅晶中杂质碳不易发生沉淀析出的原因在于碳在硅中的扩散激活能大,扩散速率极低。2、发现无论是直拉单晶硅还是铸造多晶硅,其铁杂质的脱溶沉淀与分解重溶对热过程十分敏感,需密切关注。两种原...

(本文共128页)

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半导体硅材料是微电子产业的基础材料。随着超大集成规模电路的发展,半导体产业界已经把研究的重点放在了如何控制和利用硅中的杂质和缺陷上,即所谓的“缺陷工程”。本文通过在直拉硅中掺入微量杂质锗来控制硅中的微缺陷。利用傅立叶红外测试仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、扩展电阻仪(SPR)、激光粒子计数器(SSIS)等实验手段重点研究了杂质锗(Ge)对直拉(CZ)硅单晶中氧沉淀和空洞型缺陷的影响。我们对掺锗(GCZ)硅中原生氧沉淀的形成进行了研究。研究发现,微量Ge的掺入能够提高直拉硅中原生氧沉淀的形成温度,促进原生氧沉淀的生成,并改变其尺寸分布。此外,我们进一步证明了Ge能够促进后续热处理中氧的沉淀,在不高于1150℃的温度下促进效果都很显著。研究了CZ和GCZ硅样品在800℃和1000℃长达225h的热处理过程中的氧沉淀硅晶体中热施主研究的行为。研究发现,Ge的掺入对氧沉淀有显著的促进作用,这种促进作用表现在对氧沉淀的量以及密度两方面的增加,并且TE...

(本文共81页)

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晶体硅太阳电池是最重要的光伏器件,近年来一直是硅材料研究界和光伏产业界的重点关注领域。众所周知,常规的晶体硅太阳电池都是基于p型掺硼硅晶体制造的,但这种电池存在着光衰减现象,也就是指电池在服役过程中转换效率会发生迅速衰减的现象。该现象已经成为制约高效太阳电池发展的一个重要瓶颈。目前光衰减现象的性质和机理还未完全清楚,它是当前国际上晶体硅太阳电池材料和器件方向的研究热点之一。本文围绕着晶体硅太阳电池光衰减的性质、行为以及抑制(或消除)手段,开展了系统研究,得到了以下主要创新结果:(1)建立了光衰减中心--硼氧复合体与双氧的关系。通过准热平衡退火改变直拉单晶硅中的双氧浓度,发现硼氧复合体的饱和浓度正比于双氧浓度。该实验结果为当前主流光衰减模型的前提假设提供了证据,也就是认为双氧作为硼氧复合体形成所必需的组分,在光衰减过程中扮演了关键角色。(2)研究了热施主补偿的n型掺硼硅晶体中的光衰减行为。实验发现,n型补偿硅中载流子寿命的光衰减曲...

(本文共137页)

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硅晶体中新施主研究浙江大学杨德仁【摘要】本文阐述了硅晶体中新施主的产生和影响,着重总结了新施主的基本性质,基本模型和近年来的研究进展。【关键词】新施主,硅NewDonorinCzCrystalSilicon¥YangDeren(ZhejiangUniversity)Abstract:TheformationprocessofthenewdonorinCzsinglecrystalsiliconhasbeendescribedinthispaper.Theeffectofthenewdonoronthesiliconmaterialhasbeendiscussed.Thispaperhaspresentedalsothebasicbehaviours,basicmodelofnewdonorandtheprogressofitsresearch.Keywords:Newdonor,silicon一、前言直拉(CZ)硅单晶是大规模、...

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