直拉单晶硅工艺技术ppt课件.ppt

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1、直拉单晶硅工艺技术讲师：吕传茂系别：光伏材料绪论图1.1单晶硅的应用领域几种单晶硅的制备方法直拉法又称为切克劳斯基法，简称CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型的热系统汇总，用石墨电阻加热，将装在高纯度石英坩埚中的多晶体熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程。图1.2直拉法装置示意图区熔法是利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区，再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动，通过整根棒料，生长成一根单晶，晶向与籽

2、晶的相同。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。图1.3区熔法装置示意图气相生长法，一般可用升华、化学气相输运等过程来生长晶体。外延法，它是指在一块单晶片上再生长一层单晶薄层,这个薄层在结构上要与原来的晶体(称为基片)相匹配。外延可分为同质外延和异质外延。像半导体材料的硅片再外延一层硅是属同质外延；如果在白宝石基片上外延硅，那就是异质外延了。第一章单晶硅的基本知识图1.4三相转化示意图1.1晶体与非晶体晶体（crystal）是有明确衍射图案的固体，其原子或分子在空

3、间按一定规律周期重复地排列。晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现，这种周期性规律是晶体结构中最基本的特征。有固定熔点，各向异性。图1.5食盐的空间点阵结构图图1.6不同烧结温度下通过陶瓷的XRD图谱紫锂辉石(Kunzite)软玉(Nephrite)常林钻石重158.786克拉图1.7常见的晶体8非晶体，原子、分子没有周期性排列结构，没有固定熔点，各向同性。图1.8玻璃点阵结构图1.2单晶与多晶单晶体是原子排列规律相同，晶格位相一致的晶体。多晶体是由很多排列方式相同但位向不

4、一致的小晶粒组成。图1.9单晶硅1.3空间点阵和晶胞图1.10为石墨、金刚石空间点阵空间点阵，成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空间中形成有规律的某种对称排列，如果我们用点来代表组成晶体的粒子，这些点的空间排列就称为空间点阵。点阵中的各个点，称为阵点。图1.11金刚石晶胞1.4晶面和晶向晶面（Faces)，即在晶体学中，通过晶体中原子中心的平面。晶面实质上就是晶格的最外层面网。1.12晶体的几种晶面同一个格点可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。图1.13立方晶系中的几个晶

5、面及晶向1.5晶体的熔化和凝固晶体的分类：1.离子晶体2.分子晶体3.原子晶体4.金属晶体图1.14晶体加热或冷却的理想曲线1.6结晶过程的宏观特征1.15冷却曲线1.7晶核的形成熔体里存在晶胚，晶胚长到一定的尺寸时，形成晶核。过冷度越大，临界半径越小。非自发成核要容易多了。1.8二维晶核的形成一定数量的液体原子同时落在平滑界面上的临近位置，形成一个具有单原子厚度并有一定宽度的平面原子集团。1.9晶体的长大图1.16固液界面模型.1.10生长界面结构模型图1.17原子在光滑界面上所有可能的生长位置1

6、.19凸界面生长模型1.20其他几种界面模型第2章直拉单晶炉图2.1汉虹CZ-2008型直拉单晶炉部件图图2.2单晶炉的组成部分图2.3单晶生长的地方图2.4直拉单晶炉图2.5籽晶旋转提升机构示意图图2.6隔离阀图2.7副炉室升降机构把手图2.8旋转出的副炉室图2.9坩埚驱动装置图2.10真空系统及氩气充气系统图2.11水冷系统图2.12触摸式屏幕显示器图2.13欧陆表面板图第三章直拉单晶炉的热系统及热场石墨热系统石墨加热器石墨加热器和石墨托碗温度梯度加热器温度分布晶体的纵向温度各种不同温度梯度及晶

7、体生长情况晶体生长过程中固液界面梯度变化情况