直拉單晶硅磁場生長工藝及氧的摻入機理研究.pdf

1、單晶硅廣泛用于光伏發(fā)電系統(tǒng)和微電子領域，隨著行業(yè)的快速發(fā)展，單晶硅朝著大直徑、高品質、低成本的方向發(fā)展。對于生產大直徑單晶硅，坩堝的直徑和投料量勢必加大，熔體內對流變得更加劇烈復雜而難以控制，而磁場拉晶技術對控制劇烈復雜的對流更具有優(yōu)勢。為此本文首先研究了勾型磁場的結構，確定最佳磁場結構。在最佳磁場的基礎上，繼續(xù)研究晶轉、堝轉、拉速等工藝參數(shù)對晶體品質的影響。另外對于提高晶體的品質，晶體內氧含量是重要參量之一，而氧雜質主要來源于坩堝壁的

2、受熱分解，隨后被輸運至固液界面處再分凝至晶體內，而邊界層是氧分凝的重要場所。為此本文進一步求解出邊界層厚度的解析解，以邊界層厚度在固液界面的分布形勢研究氧的摻入機理，同時這也是本論文的創(chuàng)新點。
　　本文模擬實驗所得結果如下:
　　(1)隨著上下線圈間距(H)增大，晶體下方強迫對流強度增加，固液界面的中心撓度逐漸變大。當H較大時氧邊界層厚度在固液界面分布較為均勻，利于氧在固液界面的均勻分布。隨著磁場比(MR)的減小，洛倫茲力對

3、熔體抑制作用變強，熔體內對流強度逐漸減小;當磁場比在1附近時，氧邊界層厚度在固液界面分布較為均勻。
　　(2)隨著晶轉數(shù)的增大，熔體內對流強度逐漸增大，固液界面中心撓度逐漸增大;當晶轉數(shù)為6rpm、8rpm、12rpm時，氧邊界層厚度在固液界面分布較為均勻。隨著堝轉值增大，坩堝壁溫度逐漸升高;固液界面中心處撓度值逐漸降低，氧邊界層厚度與堝轉數(shù)成正比例關系。
　　(3)隨著拉速值增大，坩堝壁的溫度逐漸降低，固液界面形狀由凸型轉