鑄造多晶硅的穩(wěn)定摻雜及電性能研究.pdf

1、多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)和電子工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料，其電學(xué)性能的好壞直接影響使用效率。在實(shí)際應(yīng)用中，多晶硅材料除了純度要求外，對(duì)電阻率和少子壽命等電學(xué)性能的調(diào)控也非常重要，而電學(xué)性能的好壞與多晶硅中雜質(zhì)元素的含量分布密切關(guān)聯(lián)。冶金法制備的多晶硅材料往往同時(shí)含有不同濃度的受主雜質(zhì)和施主雜質(zhì)，在多晶硅鑄錠應(yīng)用中存在著雜質(zhì)補(bǔ)償現(xiàn)象。目前，對(duì)于冶金法提純多晶硅的研究較多，但是對(duì)多晶硅鑄錠中有意摻雜施主或受主雜質(zhì)，摻雜元素補(bǔ)償效應(yīng)對(duì)電學(xué)性能影響的研究很少。

2、
　　因此，本文從摻雜Al-B母合金和P-As硅錠兩條主線出發(fā)，從原子密度角度研究了施主和受主雜質(zhì)補(bǔ)償后對(duì)多晶硅鑄錠導(dǎo)電類型、電阻率和少子壽命等電學(xué)性能的影響規(guī)律，本文研究結(jié)論主要如下：
　　（1）鑄錠1和2號(hào)的受主雜質(zhì)與施主雜質(zhì)的補(bǔ)償差量都隨凝固分?jǐn)?shù)增加而增加，NA-ND>0，導(dǎo)電類型都是p型。鑄錠3號(hào)的補(bǔ)償差量隨凝固分?jǐn)?shù)增加呈現(xiàn)出先降低后增大的趨勢(shì)，ND-NA>0，導(dǎo)電類型是n型。
　　（2）鑄錠1號(hào)和2號(hào)的電阻率

3、平均值都為0.013Ω·cm，通過(guò)長(zhǎng)晶速率和摻雜位置等工藝調(diào)控，使得鑄錠1號(hào)的電阻率在目標(biāo)范圍（0.008-0.018Ω·cm）的凝固方向比例占95.8%，鑄錠2號(hào)比例約占73.6%，可見(jiàn)鑄錠1號(hào)比2號(hào)的電阻率分布更為均勻，波動(dòng)程度更小。鑄錠1，2和3號(hào)的電阻率與雜質(zhì)補(bǔ)償差量的變化趨勢(shì)相反，二者具有一定的鏡面對(duì)稱效果。在鑄錠3號(hào)中，通過(guò)公式推導(dǎo)模擬計(jì)算了補(bǔ)償差量與電阻率關(guān)系。
　?。?）鑄錠少子壽命和補(bǔ)償差量呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，具

4、有一定的鏡面對(duì)稱性。鑄錠1號(hào)少子壽命平均值為4.373μs，鑄錠2號(hào)少子壽命平均值為4.211μs，鑄錠3號(hào)少子壽命平均值為7.538μs，其中鑄錠中少子壽命大于10μs的比例約占12%，低于5μs的比例約占55%，在5到10μs之間比例約占33%。
　　（4）鑄造多晶硅晶體主要呈柱狀晶生長(zhǎng)。鑄錠整體上長(zhǎng)晶速率與晶粒尺寸的變化趨勢(shì)相反，但在局部區(qū)域這種一致性是有些波動(dòng)的。其中鑄錠1號(hào)平均長(zhǎng)晶速率為0.149 mm/min，2號(hào)平均