《高效液相外延生長提純冶金矽的機理及強化機制研究》是依託大連理工大學,由李佳艷擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高效液相外延生長提純冶金矽的機理及強化機制研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李佳艷
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
冶金法是一種新型的多晶矽製備技術，主要利用矽和雜質物理化學性質的差異，採用多步驟集成的方式去除雜質。其中定向凝固技術是去除金屬雜質的重要手段，主要利用雜質在固液兩相間的分凝效應達到提純目的。但是受到固液界面雜質分配規律及雜質傳質動力學的限制，一次定向凝固提純效果不夠，只能通過多次重複的方式提高多晶矽純度，並且對分凝係數接近1的B、P等雜質無法去除。我們前期研究表明，在固態矽與含有第二組元的矽基合金熔體形成的固液界面處，雜質的分凝係數會明顯降低，有利於提純。因此本文提出液相外延生長提純冶金矽的方法。使用矽基合金熔體作為冶金矽淨化體系，通過合金介質增加雜質在固液兩相中的熱力學差異，降低雜質分凝係數，最佳化雜質的分離提純過程；同時引入矽源，通過定向凝固調控晶體矽熔析生長，實現固液兩相分離；在此基礎上，引入電場強化手段，改善晶體生長可控性，強化雜質分凝去除。為針對性去除冶金矽中的雜質提供理論基礎。
結題摘要
冶金法是一種新型的多晶矽製備技術，主要利用矽和雜質物理化學性質的差異，採用多步驟集成的方式去除雜質。其中定向凝固技術是去除金屬雜質的重要手段，主要利用雜質在固液兩相間的分凝效應達到提純目的。但是受到固液界面雜質分配規律及雜質傳質動力學的限制，一次定向凝固提純效果不夠，只能通過多次重複的方式提高多晶矽純度，並且對分凝係數接近1的B、P等雜質無法去除。我們前期研究表明，在固態矽與含有第二組元的矽基合金熔體形成的固液界面處，雜質的分凝係數會明顯降低，有利於提純。本項目提出採用溫度梯度區域熔煉法（TGZM）在Si-Al合金中生長初晶矽，在完成除雜的同時，整塊分離初晶矽，解決合金凝固精煉中出現的初晶矽回收問題。探索了塊體矽的結晶形核生長機制，明確了影響塊體矽生長形貌及生長速率的各類因素，最後分析了雜質的分布情況及去除效率。同時研究了在Al-Si合金精煉工藝的基礎上引入穩恆電流，利用電流帶來的電遷移、焦耳熱等多種效應對矽原子的作用，改變初晶的析出行為，加強雜質的分凝過程。為針對性去除冶金矽中的雜質提供理論基礎。
