丫丫学电池系列之直拉法与区熔法.doc

丫丫学电池系列之直拉法与区熔法 摘要：本篇丫丫向我们展示了何谓“带着问题去学习”。丫丫在阅读前辈总结的“太阳能级硅单晶切片产品规格”贴子时产生了疑问，最后在论坛高手的帮助下找到了答案。一、基本概念1、CZ直拉法（CZ）全称Czochralski，是生产单晶硅棒最常用的工艺，将多晶体硅料放入坩埚中加热熔化，待温度合适后，经过将籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤，完成一根单晶锭的拉制。直拉法生产单晶硅棒示意图前天13:52 上传下载附件 (34.66 KB) 2、区熔法如果需要生长及高纯度的硅单晶，其技术选择是悬浮区熔提炼，该项技术一般不用于GaAs。区熔生长技术的基本特点是样品的熔化部分是完全由固体部分支撑的，不需要坩埚。区熔法生产单晶硅棒示意图前天13:52 上传下载附件 (27.15 KB) 3、各向异性晶体的各向异性即沿晶格的不同方向， 原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹 性模量、硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。二、引发讨论的原贴太阳能级硅单晶切片产品规格单晶硅制备方法CZ导电类型P晶向3掺杂剂B位错密度（Nd）3000/cm2氧含量（O2）1.01018/cm3碳含量（C）5.01017/cm3少数载流子寿命（d）10s电阻率范围（）0.5-3cm3-6cm外观无裂纹，无硬伤准方型单晶片规格125mm125mm0.25mm直径1500.25mm边长1250.25mm垂直度900.3硅片厚度20030m总厚度变化（TTV）30m线痕20mWarp/Bow50m三、答疑解惑丫丫阅读原贴后提出了三个疑问，首先来看第一个。Q1：为啥制备法限定直拉法？不是说悬浮区熔法得到的棒子纯度更高吗？是因为成本问题吗？两种方法制得的硅棒成本比大概是多少呢？最佳回答（由“dg11510”提供）：区融法得到的是高纯单晶硅，制备方法一般是将一根多晶硅棒悬浮区融，将杂质赶到硅棒的另一侧，这样得到的是低杂质浓度、更低缺陷的单晶硅。因为材料非常纯，电阻值非常大，一般在变压器中使用，是不会用作电池材料的。区融法的棒子非常贵，成本确实高。培养一个直拉法做单晶硅棒的人才一般需要3个月，区融法人才一年能培养出来就不错了，设备也很贵，原料也贵。Q2：我知道晶体具有各向异性的特征，那么3的晶向具有哪些物理性质和化学性质呢？或者干脆问100、110、111三种晶向的物理和化学性质各有什么不同？最佳回答（由“dg11510”提供）：画一个单晶硅晶胞，你会发现，不同晶向的原子面密度不一样，化学键强度也不一样，破坏所需要的能量也就不一样。碱腐蚀就是利用不同晶向的化学键强度不同腐蚀的，俗话说柿子要捡软的捏，一个道理，都是键强不同的结果。Q3：位错密度定义为单位体积的晶体中位错线的总长度。还有种说法是“位错是一种特殊的很重要的晶体缺陷。其特点是围绕着一根很长的线(相对于晶体来说)，在一定范围内原子发生了有规律的错动，都离开了他们原来的平衡位置，所以叫位错。所谓位错密度就是：在金属晶体中的位错是相当多的，通常以通过单位面积上的位错线的根数来衡量，称为位错密度。 在通常的退火情况下，一般金属或合金中的位错密度约为1000010000000根/平方厘米，经过冷加工后可增加至100000000000010000000000000根/平方厘米，而且位错的组态也变得非常复杂，有时好像乱麻或乱发似的纠结在一起 ，称之为位错发团，其分布极不均匀。 ”那么这里的位错密度的要求其意义何在？最佳回答（由“dg11510”提供）：位错