对磷扩散的认识

1、对磷扩散的认识,半导体特性 什么叫扩散 扩散的目的 扩散的方式,对磷扩散的认识半导体特性,硅太阳电池生产中常用的几种元素:硅（Si）、磷（P）、硼（B）元素的原子结构模型如下：,对磷扩散的认识半导体特性,硅晶体内的共价键 硅晶体的特点是原子之间靠共有电子对连接在一起。硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。,对磷扩散的认识半导体特性,硼（B）是三族元素，原子的最外层有三个价电子，硼原子最外层只有三个电子参加共价键，在另一个价键上因缺少一个电子而形成一个空位，邻近价键上的价电子跑来填补这个空位，就在这个邻近价键上形成了一个新的空位，我们称这个空位叫

2、“空穴”。这种依靠空穴导电的半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。P型半导体中空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。这种接受自由电子的杂质称为受主杂质。如下图:,对磷扩散的认识半导体特性,P型半导体（受主掺杂）-接受自由电子,对磷扩散的认识半导体特性,磷（P）是五族元素，原子的最外层有五个价电子，磷原子最外层五个电子中只有四个参加共价键，另一个不在价键上，成为自由电子，失去电子的磷原子是一个带正电的正离子，正离子处于晶格位置上，不能自由运动，它不是载流子。因此，掺入磷的半导体起导电作用的，主要是磷所提供的自由电子，这种依靠电子导电的半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。N型半导体上自由电

3、子为多数载流子，空穴为少数载流子。这种提供自由电子的杂质称为施主杂质。如下图：,对磷扩散的认识半导体特性,N型半导体（施主掺杂）-提供自由电子,对磷扩散的认识-什么叫扩散,太阳能电池的心脏是一个PN结。PN结是不能简单地用两块不同类型（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一个PN结，必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域，另一部分是N型区域。也就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触。,对磷扩散的认识-什么叫扩散,制造PN结，实质上就是想办法使受主杂质（P型），在半导体晶体内的一个区域中占优势，而使施主杂质（N型）在半导体内的另外一个区域中占优势，这样就在一块完整的半导体晶体

4、中实现了P型和N型半导体的接触 。,对磷扩散的认识-什么叫扩散,制作太阳电池的硅片是P型的，也就是说在制造硅片时，已经掺进了一定量的硼元素，使之成为P型的硅片。如果我们把这种硅片放在一个石英容器内，同时对此石英容器内加热到一定温度，并将含磷的气体通入这个石英容器内，这时施主杂质磷可从化合物中分解出来，在容器内充满着含磷的蒸汽。,对磷扩散的认识-什么叫扩散,在硅片周围包围着许许多多的磷的分子，因此磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。在有磷渗透的一面就形成了N型，在没有渗透的一面是原始P型的， 这样就达到了在硅片内部形成了所要的PN结。-这就是所说的扩散。,

5、PN结太阳电池的心脏,扩散的目的：形成PN结,太阳电池磷扩散方法,三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 喷涂磷酸水溶液后链式扩散 丝网印刷磷浆料后链式扩散 目前采用的是第一种方法。,扩散装置示意图,总体结构分为四大部分： 控制部分 推舟净化部分 电阻加热炉部分 气源部分,扩散装置示意图,扩散炉气路系统,压缩空气,O2,N2,N2,影响扩散的因素,管内气体中杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间,POCl3 简介,POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源 无色透明液体，具有刺激性气味。如果纯度不高则呈红黄色。 比重为1.67，熔点2，沸点107，在潮湿空气中发烟。 POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。升温下与水接触会反应释放出腐蚀有毒易燃