冶金法多晶硅的晶体缺陷演变及电学性能研究

发布时间：2018-01-13 15:32

  本文关键词：冶金法多晶硅的晶体缺陷演变及电学性能研究　出处：《昆明理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：冶金法作为一种生产太阳能级硅的新方法具有低成本、低能耗且可直接从工业硅提纯至太阳能级硅等优点,但冶金法多晶硅中存在大量的晶体缺陷,严重影响多晶硅的电学性能。因此,通过对多晶硅晶体缺陷的消除及演变规律进行研究,对多晶硅电学性能的提高具有积极影响。本文基于定向凝固提纯获得的高磷冶金法多晶硅,采用快速热处理和常规热处理退火的两种热处理方式,通过控制退火温度800℃～1300℃及保温时间30s～10h的变化,对冶金法多晶硅晶体缺陷的演变规律及电学性能的变化情况进行较为系统的研究。主要针对多晶硅中的位错缺陷、晶粒尺寸、晶界缺陷及晶粒的晶体取向等在退火前后的演变情况进行表征,获得了多晶硅晶体缺陷的演变规律及电学性能的变化情况。在快速热处理过程中,通过对多晶硅进行不同条件的退火实验研究结果表明,在退火温度由800℃升高到1200℃时,位错缺陷的密度随温度的升高而明显的降低;在退火的保温时间由30s延长到120s时,硅片位错消除的程度基本相同,由30s升高到120s的快速热处理过程并不会对位错的消除产生较大影响;多晶硅晶粒的尺寸在1100℃-保温120s退火后,最高能够增大45800μm2;取向差为1.5°和59.5°这两个晶界类型的在退火后的数量变化最大,冶金法多晶硅的晶体取向并不会随快速热处理退火条件的改变而产生差异。多晶硅的少数载流子寿命及电阻率提升最明显的温度出现在1200℃,分别提高了 0.189μs和0.034Ω·cm。在常规热处理过程中,与快速热处理出现的现象相似,位错缺陷的数量随温度的升高而明显降低,在1300℃位错缺陷的消除效果达到最佳;在退火的保温时间由2h延长到10h后,多晶硅的位错密度降低的效果明显;通过对多晶硅片的EBSD相关检测发现,多晶硅晶粒的尺寸在退火后最高增大了 42300μm2;在数量上改变最大的晶界仍然为1.5°和59.5°这两种晶界类型,尤其是在1300℃-保温10h后,取向差为1.5°的晶界升高了 13.00%,同样地,取向差为59.5°的晶界在退火后降低了 9.44%;退火后多晶硅的晶体取向并不会随退火的改变而发生变化;多晶硅的电阻率在保温10h后获得了明显的提升,由底部到顶部的硅片在保温10h后,电阻率提高了接近30%的幅度,最高值提升了 0.22Ωacm。多晶硅中位错缺陷密度的降低、多晶硅晶粒尺寸的增大、多晶硅晶界对杂质的吸附作用以及晶粒内部杂质间的相互复合等因素的共同作用下,多晶硅的少数载流子寿命和电阻率的大小获得了明显的提升,二者最高分别升高了 0.23μs和0.22Ω·cm。
[Abstract]:Metallurgical process as a new method of producing solar silicon has the advantages of low cost, low energy consumption and can be directly purified from industrial silicon to solar grade silicon, but there are a large number of crystal defects in metallurgical polysilicon. The electrical properties of polysilicon are seriously affected. Therefore, the elimination and evolution of polysilicon crystal defects are studied. It has a positive effect on the improvement of the electrical properties of polysilicon. Based on the high phosphorus metallurgical polysilicon obtained by directional solidification purification, two kinds of heat treatment methods, rapid heat treatment and conventional heat treatment, have been adopted in this paper. The annealing temperature was controlled at 800 鈩，

本文编号：1419473